Fierul și compușii săi

Obiective. Să cunoască poziția fierului în sistemul periodic al elementelor chimice ale DI Mendeleev, structura atomului, depozitele naturale, compușii, metodele moderne de producție, proprietățile și aplicarea fierului. Să promoveze dezvoltarea abilităților muncii colective și asistența reciprocă reciprocă în rândul elevilor.






Echipamente și reactivi. Tuburi, mese pentru producerea de furnal; soluții de HCI și H2S04. pulberi de Fe (OH) 2 și Fe (OH) 3. pilule de fier, soluții de sare galbenă K4 [Fe (CN) 6] și sarea roșie din sânge K3 [Fe (CN) 6].
Tipul lecției. Elemente ale prelegerii, povestirii, conversației.

Fierul și compușii săi

- Magnetitul Fe3O4 - conține 72% fier, depozitele de magnetit se găsesc în Uralul de Sud, anomalia magnetică Kursk;

Fierul și compușii săi

Reducerea este efectuată la o temperatură de 850-900 ° C, care este sub punctul de topire al fierului (1539 ° C).
Pentru multe ramuri moderne de tehnologie, este necesar un fier foarte pur de puritate. Apoi purificarea fierului tehnic se efectuează prin metoda carbonil. Carbonilii sunt compuși ai metalelor cu monoxid de carbon (II) CO. Fierul reacționează cu CO la presiune și temperatură ridicată de 100-200 ° C, formând pentacarbonil de fier:

Pentacarbonil fier este un lichid care poate fi ușor separat de impurități prin distilare. La o temperatură de aproximativ 250 ° C, carbonilul se descompune ușor, formând pulbere de fier:

Dacă pulberea rezultată este sinterizată într-un vid, atunci se obține un metal conținând 99,98-99,999% fier. De ce trebuie să obții metal de o asemenea puritate?
Elevul. Fierul cu un grad ridicat de puritate este necesar în primul rând pentru studierea proprietăților sale, adică în scopuri științifice. Dacă nu ar fi fost posibil să se obțină fier pur, nu am fi învățat că este un metal ușor și ușor prelucrat. Fierul din punct de vedere chimic pur este mult mai inert decât fierul tehnic. O ramură importantă a utilizării fierului pur este producerea de feroaliaje speciale a căror proprietăți se deteriorează de prezența impurităților.
Profesor. Care sunt proprietățile chimice ale fierului?
Elevul. Proprietățile chimice ale fierului se datorează structurii cojilor de electroni ai atomilor săi. Fierul este un element al unui subgrup al grupului VIII din cea de-a patra perioadă mare. Fierul se referă la d-elementele, formula electronică a atomului are un sfârșit ... 3d 6 4s 2. Fierul în compuși prezintă stări de oxidare de +2 și +3. Gradul maxim de oxidare a fierului +6. Se manifestă în ferați - săruri ale acidului de fier inexistent. De exemplu, Na2 FeO4-sodiu ferat.
Profesor. Cum reacționează fierul cu oxigenul?
Elevul. În seria electrochimică de solicitări, fierul se află în stânga hidrogenului, adică are un potențial electrod standard mai negativ. Prin urmare, fierul este ușor solubil în acizi sulfurici clorurați și diluanți cu evoluție de hidrogen:







Acid sulfuric mai concentrat (40-60%) se reface la
Oxidul de sulf (IV):

În acidul sulfuric, o concentrație și mai mare (de la 80 la 100%) este pasivată cu fier - acoperită cu un film de oxid subțire și puternic, care protejează metalul de dizolvare. Același fenomen de pasivare este de asemenea observat în acidul azotic puternic concentrat, prin urmare acizii sulfurici și nitrici concentrați pot fi transportați într-un container de fier.
Cu acidul azotic diluat, fierul poate reacționa pentru a forma o sare de fier (II) și cu o soluție mai concentrată de acid, o sare de fier (III) și diferite produse de reducere a acizilor, de exemplu:

Profesor. Amintiți-vă ce se numește coroziune. Care sunt consecințele sale?
Elevul. Corodarea este distrugerea metalului sub influența mediului. Formarea ruginei poate fi reprezentată în următoarea formă:

Rugul se exfoliază de pe suprafața metalului, are multe pori, astfel încât nu protejează metalul de coroziune. Datorită coroziunii, o cantitate uriașă de fier și aliajele sale sunt ucise. În secolul al XIX-lea. când nu existau metode fiabile de combatere a coroziunii, jumătate din metalul topit din el. În condiții moderne, 1/6 din fontă este ucis de coroziune. Prin urmare, lupta împotriva coroziunii este una dintre cele mai importante sarcini ale omenirii.
Profesor. Componenții amfoterici au fier?
(Întrebarea poate fi răspunsă de către profesorul însuși sau de către un student pregătit în prealabil, care este interesat de chimie.)
Hidroxidul feric (III) este amfoteric, adică prezintă proprietățile bazei în reacția cu acizii:

și proprietăți ale acidului în reacții cu soluții concentrate de alcalii:

Caracterul amfoteric are de asemenea oxid de fier (III), care reacționează atât cu acizii, cât și cu oxizii de bază:

Profesorul atrage atenția studenților asupra faptului că există reacții caracteristice la compușii fierului divalent și feric, care însoțesc povestea lor prin efectuarea de experimente.
Profesor. Pentru a detecta ionii de fier (III) este convenabil să se utilizeze un compus complex de fier numit sare de sânge galben sau hexacianoferrat (II) potasiu K4 [Fe (CN) 6]. În interacțiunea ionilor (Fe (CN) 6) 4 cu ioni de Fe 3+, se formează un precipitat albastru închis - azurul Berlinului:

Un alt compus de fier, sare roșie din sânge sau hexacianoferrat (III) de potasiu K3 [Fe (CN) 6] este un reactiv pentru ionii de Fe2 +.
În interacțiunea ionilor (Fe (CN) 6) 3 cu ioni de Fe 2+, se formează și un precipitat albastru închis - turbulența albastră:

Listează principalele zone de fier. Care este valoarea naturală a fierului?
(Elevii răspund la întrebări, profesorul explică răspunsurile lor.)
Primul student. Ferate de diferite metale sunt utilizate în ramurile moderne de electronică radio și de automatizare.
Al doilea discipol. Compușii neobișnuiți formează fier cu hidrogen, azot și carbon. Atomii acestor nemetalici au dimensiuni mai mici decât atomii de fier și sunt ușor introduși între nodurile rețelei cristaline a metalului, formând soluții interstițiale solide.

Fierul și compușii săi

Pentru a consolida materialul studiat, elevilor li se adresează următoarele întrebări.

1. Care este poziția fierului în sistemul periodic de elemente chimice?
2. Ce stări de oxidare arată fierul în compuși?
3. Ce compuși ai fierului au proprietăți amfoterice?
4. Cum reactioneaza fierul cu acizi nitrici si sulfurici de diferite concentratii?
5. Cum se disting compușii fierului feric și fericic?
6. Care este utilizarea și importanța compușilor de fier în stadiul actual al dezvoltării umane?

Dacă timpul permite, puteți fixa materialul examinat pe producerea fierului folosind următoarele întrebări.

1. Care este avantajul producției directe de fier?
2. Care este scopul îmbracării minereului?
3. Cum îmbogățesc minereul cu flotația?
4. Care este motivul principal pentru purificarea fierului tehnic prin metoda carbonil?

REFERINȚE

NI TKACHENKO,
profesor de chimie și biologie
(Orașul Ust-Dzheguta,
Republica Karachay-Cherkessia)







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: