Оксиды железа
Железо образует с О2 два оксида: FeO (черного цвета) и Fe2O3 (красно-коричневого цвета). Первый является основным оксидом (его получают обычно косвенным путем), а второй обладает слабо выраженными амфотерными свойствами:
Fe2O3 + 2NaOH 2NaFeO2 + H2O
тв. (феррат натрия)
Как и все основные оксиды, FeO и Fe2O3 взаимодействуют с растворами кислот, образуя растворимые соли:
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
FeO + H2SO4 разб. = FeSO4 + H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 разб. = Fe2(SO4)3 + 3H2O
При нагревании оксиды железа взаимодействуют с кислотными оксидами:
FeO + SO3 FeSO4
Fe2O3 + P2O5 2FePO4
Железо(II)-оксид при нагревании в присутствии О2 легко переходит в железо(III)-оксид:
4FeO + O2 2Fe2O3
С водой оксиды железа не реагируют.
Гидроксиды железа
Железо образует 2 гидроксида: Fe(OH)2 (твердое вещество белого цвета) и Fe(OH)3 (твердое вещество красно-бурого цвета). Последний обладает слабо выраженными амфотерными свойствами. Гидроксиды железа в H2O не растворяются и получаются действием щелочей на растворы солей железа:
FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + 2NaCl
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Свежеосажденный железо(III)-гидроксид быстро превращается в гидрат железо(III)-оксида переменного состава Fe2O3 ∙ nH2O. Если n = 1, то образующийся гидрат Fe2O3 ∙ H2O часто записывают в виде FeО(ОН) и называют железо(III)-метагидроксид. В учебных пособиях при написании уравнений химических реакций с участием железо(III)-гидроксида, как правило, используют формулу Fe(ОН)3.
1. Как и все основания, гидроксиды железа реагируют с кислотами, образуя соли (они должны быть растворимы, иначе реакция до конца не пойдёт):
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O
Fe(OH)3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3H2O
2. При нагревании гидроксиды железа разлагаются, образуя соответствующие оксиды:
Fe(OH)2 FeO + H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
3. При прокаливании гидроксиды железа могут реагировать с кислотными оксидами, образуя соли:
3Fe(OH)2 + P2O5 Fe3(PO4)2 + 3H2O
2Fe(OH)3 + P2O5 2FePO4 + 3H2O
Железо(II)-гидроксид обладает (как и все другие соединения двухвалентного железа) восстановительными свойствами и в присутствии О2 и Н2О с течением времени окисляется в железо(III)-гидроксид:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Аналогичным свойством обладают и соли двухвалентного железа, т.е. в присутствии О2 и Н2О они окисляются до соединения, где степень окисления Fe равна +3:
4FeSO4 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)SO4
железо(II)-сульфат железо(III)-гидроксосульфат
Соединения двухвалентного Fe могут окисляться и многими другими окислителями, например:
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4 = K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O
Амфотерные свойства Fe(OH)3 можно подтвердить следующей реакцией:
Fe(OH)3 тв. + NaOH тв. NaFeO2 + 2H2O
феррат натрия
При взаимодействии с горячими концентрированными растворами щелочей образуется растворимое комплексное соединение:
Fe(OH)3 + 3NaOH Na3[Fe+3(OH)6]
С разбавленными растворами щелочей железо(III)-гидроксид не взаимодействует.
Соединения железа со степенью окисления +3 обладают окислительными свойствами. Они характерны для растворов его солей:
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S↓ + 2HCl
2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl
Железо(III)-гидроксид в роли окислителя может выступать только при высокой температуре.
Качественные реакции на катионы Fe2+ и Fe3+
Катион Fe3+ в растворе легко обнаруживается с помощью бесцветного раствора роданида калия KSCN или роданида аммония NH4SCN. Бесцветные ионы SCN¯, соединяясь с ионами Fe3+, образуют соединение кроваво-красного цвета – железо(III)-роданид:
Fe3+ + 3SCN¯ = Fe(SCN)3
При взаимодействии роданидов с ионами F2+ раствор остается бесцветным.
Для обнаружения катионов Fe3+ также применяют и комплексное соединение – желтую кровяную соль K4[Fe(CN)6]. В растворе она диссоциирует на ионы:
K4[Fe(CN)6] → 4K+ + [Fe(CN)6]4−
При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]4− с катионами Fe3+ образуется темно-синий осадок - берлинская лазурь:
3[Fe(CN)6]4− + 4Fe3+ = Fe4[Fe(CN)6]3↓
Для обнаружения катионов Fe2+ применяется красная кровяная соль K3[Fe(CN)6]. В растворе она диссоциирует:
K3[Fe(CN)6] → 3K+ + [Fe(CN)6]3-
При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]3- с катионами Fe2+ образуется тёмно-синий осадок – турнбулева синь:
2[Fe(CN)6]3- + 3Fe2+ = Fe3[Fe(CN)6]2↓
Эти реакции позволяют обнаружить присутствие ионов железа в водных растворах.
При избытке реактива в осадок могут выпадать двойные соли:
K
[
(CN)6]
(K4[Fe(CN)6]
· Fe4[Fe(CN)6]3)
и
K [ (CN)6] (K3[Fe(CN)6] · Fe3[Fe(CN)6]2