Физические свойства

Чистое железо весьма пластичный металл серебристо-белого цвета. Плотность железа 7,87 г/см³, температура плавления 1539 C. В отличие от многих других металлов железо легко подвергается коррозии.

Железо реагирует с разбавленной серной и соляной кислотами, вытесняя из них водород:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Fe⁰ + 2H⁺ = Fe²⁺ + H2⁰

При обычной температуре железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею. При нагревании концентрированная H2SO4 окисляет железо до сульфата железа (III):

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4) +3SO2 + 6H2O

Разбавленная азотная кислота окисляет железо до нитрата железа (III).

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо.

Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu, Fe⁰ + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu⁰.

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становиться активным и реагирует с ними:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃ (хлорид железа (III))

3Fe + 2O₂ = Fe₃O4(FeO * Fe₂O₃) (оксид железа (II, III))

Fe + S = FeS (сульфид железа (II))

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором.

3Fe + С = Fe₃C (карбид железа (цементит))

3Fe + Si = Fe₃Si (силицид железа)

3Fe + 2P = Fe₃P₂ (фосфид железа (II))

Применение и биологическая роль железа и его соединений

Важнейшие сплавы железа – чугун и стали – являются основными конструкционными материалами практически во всех отраслях современного производства.

Хлорид железа (III) FeCl₃ применяется для очистки воды. В органическом синтезе FeCl₃ применяется как катализатор. Нитрат железа Fe(NO₃)₃ * 9H₂O используют при окраске тканей.

Железо является одним из важнейших микроэлементов в организме человека и животных (в организме взрослого человека содержится в виде соединений около 4 г. Fe). Оно входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных железобелковых комплексов, которые находятся в печени и селезёнке. Железо стимулирует функцию кроветворных органов.

3. Задача № 6. Решение. Пусть молекула неизвестного алкена содержит n атомов углерода. Общая формула гомологического ряда C_nH_2n. Алкены реагируют с бромом в соответствии с уравнением:

CnH_2n + Br₂ = CnH2nBr₂.

Рассчитаем количество брома, вступившего в реакцию: M(Br₂) = 160 г/моль. n(Br₂) = m/M = 40/160 = 0,25 моль.

Уравнение показывает, что 1 моль алкена присоединяет 1 моль брома, следовательно, n(CnH2n) = n(Br₂) = 0,25 моль.

Зная массу вступившего в реакцию алкена и его количество, найдем его молярную массу: М(CnH2n) = m(масса)/n(количество) = 10,5/0,25 = 42 (г/моль).

Теперь уже совсем легко идентифицировать алкен: относительная молекулярная масса (42) складывается из массы n атомов углерода и 2n атомов водорода. Получаем простейшее алгебраическое уравнение:

12n + 2n = 42.

Решением этого уравнения является n = 3. Формула алкена: C₃H₆.

Ответ: C₃H₆.

Билет № 7.

1. Обратимость химических реакций, химическое равновесие.

2. Циклопарафины. Циклоалканы.

3. Задача. На полное гидрирование 5,4 г некоторого алкина расходуется 4,48 л водорода (н. у.) Определите молекулярную формулу данного алкина.

1. Обратимость химических реакций, химическое равновесие.

Реакции, протекающие при данных условиях во взаимно противоположных направлениях, называются обратимыми.

N₂ + 3H₂ 2NH₃ + Q

Одну из реакций называют прямой, другую обратной. В таких реакциях концентрация реагирующих веществ уменьшается, следовательно, уменьшается скорость прямой реакции. При этом скорость обратной реакции постепенно увеличивается, наступает химическое равновесие, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Это значит: сколько молекул образуется в единицу времени, столько и расходуется.

Состояние химического равновесия при неизменных условиях сохраняется длительное время. При изменении условий (t, давления (P) и концентрации (C)) состояние равновесия нарушается. Смещение химического равновесия определяется по принципу Ле Шателье: если на систему находящуюся в равновесии оказывать какое-либо воздействие, то равновесие смещается в направление ослабления этого воздействия.

Если реакции идёт с выделением тепла, то при повышении t равновесие смещается в направление « » и наоборот « ».

[Если + Q и t , то ]

Если с уменьшением объёма (V), то при повышении давления (P) равновесие смещается в направлении и наоборот .

N₂ + 3H₂ 2NH₃ + Q

1V 3V 2V

всегда к меньшему объёму, если V

При увеличении концентрации (C) исходных веществ равновесие смещается в сторону прямой реакции и наоборот .

[Если С , то ]

если увел. С прод. реакции, то

если умен. С прод. реакции, то