+2 - Kopilkaurokov.ru

Урок химии в 9 классе
Соединения
железа
Выполнил: учитель МБОУ – СОШ №50 г. Орла
Попова Алла Евгеньевна
Проверка домашнего задания
Визитная карточка
железа
1.Порядковый номер 26 => заряд ядра +26
2.Период IV => число энергетических уровней 4
3.Группа VIII подгруппа В =>
валентные электроны распределяются на последнем и
предпоследнем уровнях.
5. Степени ок. Fe
4.Электронное строение атома:
+26
2е 8е14е 2е
Вывод: Fe - переходный металл
Fe0
Fe+2
Fe+3
Fe+6
Проверка домашнего задания
 Металлические свойства у железа сильнее, чем
в) Cu
а) Mg
б) Zn
 Тип связи в простом веществе Fe:
а) ионная
б) ковалентная
в) металлическая
 Среда, в которой коррозия железа происходит
наиболее быстро:
а) вода
б) воздух
в) влажный воздух
 Установите соответствие между исходными
веществами и продуктами реакции:
исходные вещества
Fe + H2SO4(p) 
Fe + Cl2 
Fe + HCl(p) 
продукты реакции
а) FeCl2 + H2
б) FeCl3
в) FeCl2
г) Fe(SO4)3 + H2
д) FeCl3 + H2
е) FeSO4 + H2
Проверка домашнего задания
 Какое их утверждений неверно:
а) железо – элемент с переменной степенью окисления
б) в химических реакциях металлическое железо проявляет
только восстановительные свойства
в) при окислении атом железа способен отдавать электроны не
только внешнего, но и предвнешнего энергетического уровня
г) максимальная степень окисления железа равна номеру
группы, в которой находится, то есть +8
 При взаимодействии, с какими веществами железо
образует соединения со степенью окисления +2?
А) СI2
В) HNO3
Б) S
Г) HСl
 Правильно записана реакция::
250С
А). 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
700-9000C
Б). 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
В). Cu + FeSO4= CuSO4 + Fe
Г). Fe + ZnCl2 = FeCl2 + Zn
Проверка домашнего задания
«4»

Составьте уравнения реакций получения железа из
его оксидов Fe2O3 и Fe3O4 , используя в качестве
восстановителя:
а) водород
б) алюминий
в) оксид углерода (II).
Для каждой реакции составьте электронный баланс.
«5»
 Осуществите превращения по схеме:
Fe2O3
Fe
+H2O, t
X
Назовите продукты X, Y, Z?
+CO, t
Y
+HCl
Z
Проверь себя
Fe2
+3O
3 + 3 H2
→ 2 Fe0
H20 - 2℮ → 2H+
Fe+3
+ 3℮ →
6
Fe0
+ 3 H2 O
пирометаллургия
3
восстановитель, окисление
2
окислитель, восстановление
Fe+2O + H20 → Fe0 + H2+O
H20 - 2℮ → 2H+
Fe+2
+ 2℮ →
Fe0
2
2 восстановитель, окисление
2 окислитель, восстановление
Проверь себя
алюмотермия
Fe2+3O3 + 2 Al
→
Fe0 + Al2O3
Al0 - 3℮ → Al+3
Fe+3
+ 3℮ →
Fe0
3
1
восстановитель, окисление
1
окислитель, восстановление
3 Fe+2O + 2 Al0 → 3 Fe0 + Al2+3O3
Al0 - 3℮ → Al+3
Fe+2
+ 2℮ → Fe
6
2
восстановитель, окисление
3
окислитель, восстановление
Проверь себя
пирометаллургия
Fe2
+3O
+2
3
+ 3СО
→
С+2 - 2℮ → С+4
Fe+3
+ 3℮ →
Fe0
2Fe0
6
+4
+ 3 СO2
3
2
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
Fe+2O + С+2О → Fe0 + С+4O2
С+2 - 2℮ → С+4
Fe+2 + 2℮ → Fe0
1
2
1
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
Проверь себя
І
Fe2+3O3 + 3СО
→
2 Fe0 + 3СO2
Fe2+3O3 + 2 Al
→
Fe0 + Al2O3
ІІ
700-9000C
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
Fe0 - 2℮ → Fe+2
2Fe0- 6℮ → Fe+3
2H+ +2℮ → H20
ІІІ
ІV
8
1
восстановитель, окисление
4
окислитель, восстановление
Fe3O4+CO → 3Fe+CO2
І
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
X – Fe3 O4
Y - Fe
Z - FeCl2
Вставь пропущенные слова
Железо относится к классу металлов , проявляет восстановительные
свойства, отдавая ē с последнего энергетического уровня.
Ему соответствуют два оксида: FeO проявляет основной характер и
оксид Fe2O3 , обладающий амфотерным характером со слабо
выраженной кислотной функцией.
FeO
Fe2O3
?
+2
Fe3O4
+3
(FeO · Fe2O3)
железная окалина
Гидроксиду железа (II) соответствует формула Fe(OН)2 -, это вещество,
образующееся при взаимодействии соли и воды в виде зеленого
осадка.
Гидроксиду железа (III) соответствует формула Fe(OН)3 . Имеет бурый
цвет. Является амфотерным
соединением (с преобладанием основных
свойств).
СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА
Степень окисления металла в оксиде должна соответствовать
степени окисления металла в соответствующем гидроксиде.
+2
FeO
основной
оксид
+2
Fe(OH)2
слабое основание
Какие реакции подтверждают
основный характер оксидов?
• Взаимодействие с кислотами
• Взаимодействие с
кислотными оксидами
+3
Fe2 O3
амфотерный
оксид
+3
Fe(OH)3
амфотерное основание
Какие вещества называются
амфотерными?
Вещества, которые в
зависимости от условий реакций
проявляют кислотные и
основные свойства называются
амфотерными
Соединения железа
- основный оксид
Fe2O
+3
3 - амфотерный оксид
Общие свойства
1. Не растворяются в воде
2. Реагируют с кислотами
FeO + 2HCl
FeCl2 + H2O
Fe2O3 + 6HCl
2FeCl3 + 3H2O
FeO + 2H+ + 2ClFe2+ +2Cl- +H2O Fe2O3+ 6H++6Cl- 2Fe3+ +6Cl- + 3H2O
FeO + 2H+
Fe2++ H2O
Fe2O3 + 6H+
2Fe3++ 3H2O
3. Реагируют с кислотными оксидами
FeO + SO3
FeSO4
Fe2O3 + 3SO3
Fe2(SO4)3
4. Реагируют с восстановителями
FeO + H2
Задание:
Fe + H2O
Fe2O3 + 3H2
2Fe + 3H2O
5. Реагируют при сплавлении с твердыми щелочами
Составить
уравнение
реакции
взаимодействия
Fe2O3 + 2NaOHгидроксида
→ 2NaFeO2 + H2O
FeO + 4NaOH
Na4FeO
3 + 2H2O
железа (ІІ и ІІІ) с раствором соляной кислоты в ионном виде,
оксидом серы (VІ), водородом.
Соединения железа
Различия
- Реагирует с конц. HNO3
Fe2O3
- Реагирует при сплавлении с
основными оксидами или
карбонатами щелочных металлов
Fe2O3 + Na2O t˚C→ 2NaFeO2
Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2
феррит
- Реагирует с сильными
окислителями в щелочной среде
Задание:
Расставить коэффициенты методом электронного баланса в
уравнениях реакций:
FeO + HNO3
соль+ NO2 + вода
Fe2O3 + KNO3 + KOH
K2FeO4 + KNO2 + H2O
Проверь себя
+2
+5
FeO + 4 HNO3
Fe+2 - ℮
N +5 + ℮
+3
Fe+3
N+4
+3
+4
Fe(NO3)3 + NO2 + 2 H2O
1 1
1
+5
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
Fe2O3 + 3 KNO3 + 4 KOH
Fe+3 - 3℮
N +5 + ℮
Fe+6
N+4
3
+6
+4
2 K2FeO4 + 3 KNO2 + 2 H2O.
1 восстановитель, окисление
3 окислитель, восстановление
Соединения железа
получение
1) Fe(OH)2 t˚C→ FeO + H2O
Fe2O3
4FeS2 + 11O2
t˚C→
2Fe2O3 + 8SO2
2) Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
3) при низком давлении кислорода
4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3 +12NO2 +3O2
2Fe + O2 → 2FeO
4) взаимодействием железа с оксидами
железа при температуре 900-1000о
2FeSO4
t˚C→
Fe2O3 + SO2 + SO3
Fe + Fe2O3 → 3FeO
Fe + Fe3O4 → 4FeO
Задание:
без доступа воздуха
1.Составьте
уравнение
5)
FeCO3 → FeO
+ CO2 реакции разложения гидроксида
железа (ІІ и ІІІ)
в природе существует как
2. Реакцию взаимодействия оксида железа (ІІ) с угарным газом
3. Реакцию минерал
взаимодействия
и пиритагематит
с кислородом
вюстит железа минерал
Работа - исследование
Задача: получить гидроксиды железа, исследовать их
свойства, провести качественные реакции на ионы
Fe +2 и Fe +3
Объект исследования:
гидроксид железа (II) (Fe(OH)2), гидроксид железа
(III) (Fe(OH)3),сульфат железа (II) (FeSO4), хлорид
железа (III) (FeCl3).
Цель исследования:
изучение способов получения гидроксидов
железа, их химических свойств, проведение
качественных реакций на ионы железа Fe+2 и Fe+3
Методы исследования:
научно-теоретические, экспериментальные.
Инструкция
Лабораторный опыт 1.
Получение гидроксида железа(II) и (III)
І вариант
ІІ вариант
Действия:
К раствору хлориду железа(III)
а) К 1 мл раствора сульфата
железа (II) добавьте по каплям прилейте по каплям раствор
гидроксида натрия до появления
раствор гидроксида натрия до
явных признаков химической
появления явных признаков
реакции. Отметьте цвет
химической реакции. Отметьте
образовавшегося осадка.
цвет образовавшегося осадка.
Наблюдения:
Образуется осадок
зеленоватого цвета
Выпадает осадок
бурого цвета.
Инструкция
Лабораторный опыт 2.
Изучение свойств гидроксидов железа (II) и (III)
Fe(OH)2
І вариант
Действия:
ІІ вариант
Fe(OH)3
Полученный осадок разделить на три части:
а) в первую пробирку добавляем избыток щелочи;
б) во вторую - кислоту;
в) осадок из третьей пробирки отфильтровать и дать ему
постоять на воздухе.
Наблюдения:
1.Изменений не наблюдается
1. Осадок растворяется
2. Осадок растворяется
2. Осадок растворяется
3. Грязно – зеленый осадок
меняет окраску на бурую
3.Устойчив,
изменений не наблюдается
Вывод
Сделайте вывод о характере исследуемого гидроксида:
Fe(OH)2
основной характер
Fe(OH)3
амфотерный характер
реагирует
реагирует с кислотами
с кислотой
со щелочью
Амфотерными свойствами обладают p- и d-элементы. При
непостоянных степенях окисления амфотерными являются
соединения с промежуточной степенью окисления
ГИДРОКСИД ЖЕЛЕЗА ІІ
 Получение:
- Взаимодействие хлорида железа (ІІ) с
гидроксидом натрия
Fe(OH)2
 Химические свойства:
-
взаимодействует с кислотами
-
разлагается при нагревании
-
окисляется кислородом воздуха до Fe(OH)3
- окисляется пероксидом водорода до Fe(OH)3
Задание:
1.Составить ионное уравнение реакции получения
гидроксида железа (ІІ)
2. Составить ионное уравнение реакции взаимодействия
гидроксида железа (ІІ) с раствором соляной кислотой.
3. Составить уравнение реакции разложения гидроксида
железа (ІІ) и окисления его пероксидом водорода
4. Составить уравнения реакций окисления Fe(OH)2
Проверь себя
FeCl2 + 2KOH
2KCl + Fe(OH)2
Fe2++2Cl- +2K+ +2OHFe2++ 2OHFe(OH)2
Fe(OH)2 + 2HCl
Fe(OH)2
Fe(OH)2
FeCl2 + 2H2O
+ 2H+ + 2Cl-
Fe(OH)2 + 2H+
t˚C
Fe2+ +2Cl- + 2H2O
Fe2+ + 2H2O
FeO + H2O
4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O
Fe+2 - ℮
О2 + 4℮
2K+ +2Cl- + Fe(OH)2
Fe+3
4
4
-2
2О
1
2 Fe(OH) 2 + Н2О2
4 Fe(OH)3
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
2 Fe(OH)3
ГИДРОКСИД ЖЕЛЕЗА ІІІ
 Получение:
- Взаимодействие хлорида железа (ІІІ) с
Задание гидроксидом натрия
Fe(OH)3
1.Составить ионные уравнения реакций получения гидроксида
железа (ІІІ) и взаимодействия гидроксида железа (ІІІ) с
 Химические свойства:
раствором соляной кислотой.
- взаимодействует
с кислотами
2. Составить
уравнение реакции
взаимодействия Fe(OH)3 с
раствором
щелочи , в
которой образуется
- реагирует
с результате
концентрированными
растворами
гексагидроксоферрат
натрия
щелочей с образованием
Na[Fe(OH)4]
3. Составить уравнение реакции разложения гидроксида железа
- разлагается при нагревании
(ІІІ)
- реагирует
сплавлении
со щелочами
или
4. Составьте
ионноепри
уравнение
реакции
взаимодействия
карбонатами
щелочных
гидроксида
железа (ІІІ) со
щелочьюметаллов
(условиес– образованием
сплавление) с
ферритов
образованием
феррита натрия и воды;
гидроксида железа (ІІІ) с карбонатом натрия с образованием
- Реагирует с сильными окислителями в щелочной среде
феррита натрия оксида углерода (ІV) и воды.
5. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
Fe(OH)3 + Br2 + KOH
K2FeO4 + NaBr + H2O
Проверь себя
FeCl3 + 3KOH
3KCl + Fe(OH)3
Fe3++3Cl- +3K+ +3OHFe3++ 3OHFe(OH)3
Fe(OH)3 + 3HCl
3K+ +3Cl- + Fe(OH)3
FeCl3 + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+ + 3ClFe3+ +3Cl- + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+
Fe3+ + 3H2O
Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6]
2Fe(OH)3
t˚C
Fe2O3 + 3H2O
Fe(OH)3 + NaOH
NaFeO2 + 2H2O
Fe(OH)3 + Na+ + OHFe(OH)3 + OH-
(реакция протекает при 75°С
в токе N2)
Na++ FeO2- + 2H2O
Fe O2- + 2H2O
Проверь себя
2Fe(OH)3 + Na2CO3
2NaFeO2 + CO2 + 3H2O
3Fe(OH)3 + 2Na ++ CO323Fe(OH)3 + CO223+
2Na+ + 2FeO2- +CO2 + 3H2O
2FeO2- +CO2 + 3H2O
0
2Fe(OH)3 +3Br2 + 10 KOH
Fe+3 - 3℮ Fe+6
2
6
Br2 0 + 2℮ 2Br -1
3
6+
1-
2 K2FeO4 +6 KBr +8H2O
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
Качественное определение
катионов железа +2
В химической практике часто возникает необходимость
обнаружения тех или иных ионов в различных растворах.
Для этого используют так называемые
качественные реакции.
На ионы Fe+2
3FeCI2 + 2K3[Fe(CN)6]
+2
+3
Fe3[Fe(CN)6]2+ 6KCI
3Fe2+ + 6CI- + 6K+ + 2[Fe(CN)6]33Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3Красная кровяная
соль
Fe3[Fe(CN)6]2 + 6K+ + 6CI-
Fe3+2[Fe+3(CN)6]2
Турнбулева синь
(турнбулева синь – гексацианоферрат (III) железа (II))
Турнбуллева синь служила красителем. Названа по имени
одного из основателей шотландской фирмы по производству
красителей «Артур и Турнбуль».
Качественное определение
катионов железа +3
На ионы Fe+3
Качественными реакциями на катионы железа (III) являются:
 Реакция с гексацианоферрат (II) калия(«желтая кровяная
соль»), в результате которой образуется синий осадок:
4Fe3+Cl3 + 3K4[Fe2+(CN)6] → 12KCl + Fe43+[Fe2+(CN)6] 3 ↓
4Fe3+ +12Cl- +12K+ +3 [Fe(CN)6]4- → 12K+ +12Cl- + Fe4[Fe(CN)6]3 ↓
4Fe3+ +3 [Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3 ↓
жёлтая кровяная
Берлинская лазурь
соль
(берлинская лазурь - гексацианоферрат (II) железа (III))
Установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь – одно и
то же вещество, так как комплексы, образующиеся в реакциях
находятся между собой в равновесии:
FeIII[FeII(CN)6]↔ FeII[FeIII(CN)6]
Качественное определение
катионов железа +3
На ионы Fe+3
 Реакция солей железа ІІІ с роданидом калия
FeCl3 + 3KCNS
3KCl + Fe (CNS)3
Fe+3 + 3Сl- + 3K+ + 3SCNFe+3 + 3SCN-
Fe(SCN)3
Роданид калия
Fe (CNS)3
3K++ 3Сl- + Fe (SCN)3
Роданид железа(III)
раствор кроваво - красного цвета
Соли железа
K2Fe+6O4
Ферраты – сильные окислители.
Ферраты — соли, содержащие феррат-анион FeO42- (Fe(VI)).
Соответствуют железной кислоте H2FeO4, которая в
свободном виде не существует. Как правило, окрашены в
фиолетовый цвет.
К2FeO4 + NH3 + H2O → Fe(OH)3 +N2 + KOH
К2FeO4 + HCl → FeCl3 + Cl2 + H2O+ KCl
Раствор феррата натрия
(слева) в сравнении с
перманганатом калия
Задание:
(справо) методом
Расставить коэффициенты в уравнениях реакций
электронного баланса
Проверь себя
2 К2Fe+6O4 + 2 N-3H3 +2 H2O → 2Fe+3(OH)3 +N20 + 4 KOH
2N-3 - 6℮ → N20
Fe+6
+ 3℮ →
Fe+3
6
1
восстановитель, окисление
2
окислитель, восстановление
2 К2Fe+6O4 +16 HCl- → 2 Fe+3Cl3 +3 Cl20 +8 H2O+ 4 KCl
2Cl- - 2℮ → Cl20
3
6
Fe+6 + 3℮ → Fe+3
2
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
Соли железа ІІ
 Соединения железа (II) обладают восстановительными
свойствами, они легко превращаются в соединения
железа (III) под действием окислителей:
Задание:
Расставить коэффициенты методом электронного баланса
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4
FeCl2 +Cl2
FeCl3
Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
FeSO4 + HNO3 + H2SO4
Fe2(SO4)3 + NO + H2O
Проверь себя
+2
+3
+7
10FeSO4 + 2 KMnO4 + 8H2SO4
2Fe+2 - 2℮
Mn+7 + 5℮
+2
2 Fe+3
Mn+2
+2
5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O
5 восстановитель, окисление
2 окислитель, восстановление
+3
0
2 FeCl2 +Cl2
Fe+2 - ℮
Cl20 + 2℮
10
+2
2 FeCl3
Fe+3
2Cl-
2
2 восстановитель, окисление
1 окислитель, восстановление
+5
+3
+2
6 FeSO4 +2 HNO3 +3H2SO4
3 Fe2(SO4)3 + 2 NO + 4 H2O
3
2 Fe+3
6
2
N+2
восстановитель, окисление
окислитель, восстановление
2Fe+2 - 2℮
N+5 + 3℮
Закрепление материала
• Генетический ряд Fe+2
Fe+2
FeCl2
Fe(OH)2
FeO
• Генетический ряд Fe+3
Fe+3 FeCl3
Fe(OH)3
Fe2O3
Проверь себя
• Fe + 2HCl
FeCl2+ H2
• FeCl2 + 2NaOH
Fe(OH)2 + 2NaCl
• Fe(OH)2
FeO + H2O
• 2Fe + 3Cl2
2FeCl3
• FeCl3 + 3NaOH
• 2Fe(OH)3
t
Fe(OH)3 + 3NaCl
Fe2O3 + 3H2O
Проверь себя
С какими веществами будет реагировать железо?
(найдите три кубика с возможными соединениями)
H2SO4
CuSO4
O2
AL
ALCL3
Br2
HCL
MgO
Na
HgSO4
H2O
S
CuSO4
CL2
HCL
KOH
MgCL2
O2
Проверь себя
С какими веществами будут
реагировать оба оксида - FeO и Fe2O3
AL
CO2
HCL
O2
Mg
H2SO4
Проверь себя
Дана соль :
Сульфат железа (III)
С какими веществами она реагирует?
KOH
HCl
BaCL2
NaNO3
AL(OH)3
AL