Төмрийн хүхэртэй харилцан үйлчлэх нь урвал юм. Төмөр - элементийн ерөнхий шинж чанар, төмрийн химийн шинж чанар, түүний нэгдлүүд. Хүхрийн төмрийн харилцан үйлчлэл

Төмрийн химийн шинж чанарТүүний ердийн металл бус хүхэр ба хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлийн жишээг авч үзье.

Петрийн аяганд нунтаг болгон буталсан төмөр, хүхэр холино. Ган сүлжмэл зүүг галд халааж, урвалжуудын холимогт хүргье. Төмөр ба хүхрийн хоорондох хүчтэй урвал нь дулаан, гэрлийн энерги ялгарах замаар дагалддаг. Эдгээр бодисуудын харилцан үйлчлэлийн хатуу бүтээгдэхүүн болох төмрийн (II) сульфид нь хар өнгөтэй байна. Төмөрөөс ялгаатай нь энэ нь соронзонд татагддаггүй.

Төмөр нь хүхэртэй урвалд орж төмөр (II) сульфид үүсгэдэг. Урвалын тэгшитгэлийг байгуулъя:

Төмрийн хүчилтөрөгчтэй урвалд ороход урьдчилан халаах шаардлагатай байдаг. Зузаан ханатай саванд кварцын элс хийнэ. Маш нимгэн төмрийн утсыг - төмрийн ноос гэгддэг галын дөлөнд халаацгаая. Халуун утсыг хүчилтөрөгч агуулсан саванд хийнэ. Төмөр нь гялалзсан дөлөөр шатаж, оч цацдаг - Fe 3 O 4 төмрийн масштабын халуун хэсгүүд.

Машины боловсруулалтын явцад ган нь үрэлтийн улмаас маш их халсан үед ижил урвал агаарт тохиолддог.

Хүчилтөрөгч эсвэл агаарт төмрийг шатаах үед төмрийн масштаб үүсдэг.

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4, Сайтаас авсан материал

эсвэл 3Fe + 2O 2 = FeO. Fe 2 O 3 .

Төмрийн масштаб нь төмөр нь өөр өөр валентын утгатай байдаг нэгдэл юм.

Холболтын хоёр урвалын дамжлага нь дулааны болон гэрлийн энерги ялгарах дагалддаг.

Энэ хуудсан дээр дараахь сэдвээр материалууд байна.

Хүчилтөрөгчтэй төмрийн сульфид ямар төрлийн урвалд ордог вэ?
Төмөр ба хүхрийн хоорондох тэгшитгэлийг бич
Хүчилтөрөгчтэй төмрийн урвалын түвшин
Төмөр ба хүхрийн хоорондох химийн урвалын жишээ
Хүчилтөрөгчийн төмөртэй харилцан үйлчлэх тэгшитгэл

Энэ материалын талаархи асуултууд:

Оршил

Тусдаа элементүүдийн химийн шинж чанарыг судлах нь орчин үеийн сургуулийн химийн хичээлийн салшгүй хэсэг бөгөөд индуктив хандлагад үндэслэн элементүүдийн химийн харилцан үйлчлэлийн шинж чанаруудын физик, химийн шинж чанарт үндэслэн таамаглал гаргах боломжийг олгодог. шинж чанарууд. Гэсэн хэдий ч сургуулийн химийн лабораторийн чадавхи нь элементийн химийн шинж чанар нь химийн элементүүдийн үечилсэн систем дэх байрлал, энгийн бодисын бүтцийн онцлогоос хамаарлыг бүрэн харуулах боломжийг бидэнд олгодоггүй.

Хүхрийн химийн шинж чанарыг химийн хичээлийн эхэнд химийн үзэгдлүүд болон физикийн үзэгдлүүдийн хоорондын ялгааг харуулах, мөн бие даасан химийн элементүүдийн шинж чанарыг судлахад ашигладаг. Ихэнх тохиолдолд заавар нь хүхрийн төмрийн харилцан үйлчлэлийг химийн үзэгдлийн жишээ болгон, хүхрийн исэлдэлтийн шинж чанарын жишээ болгон харуулахыг зөвлөж байна. Гэхдээ ихэнх тохиолдолд энэ урвал огт тохиолддоггүй, эсвэл түүний илрэлийн үр дүнг нүцгэн нүдээр үнэлэх боломжгүй юм. Энэхүү туршилтыг явуулах янз бүрийн хувилбарууд нь ихэвчлэн үр дүнгийн давтагдах чадвар багатай байдаг бөгөөд энэ нь дээрх үйл явцыг тодорхойлоход тэдгээрийг системтэйгээр ашиглахыг зөвшөөрдөггүй. Тиймээс сургуулийн химийн лабораторийн шинж чанарт тохирсон төмрийн хүхэртэй харилцан үйлчлэх үйл явцыг харуулах өөр хувилбаруудыг хайж олох нь чухал юм.

Зорилтот:Сургуулийн лабораторид хүхэр болон металлын харилцан үйлчлэлтэй холбоотой урвал явуулах боломжийг судлах.

Даалгаварууд:

Хүхрийн физик, химийн үндсэн шинж чанарыг тодорхойлох;

Хүхрийн металлтай харилцан үйлчлэлийн урвал явагдах, үүсэх нөхцөл байдалд дүн шинжилгээ хийх;

Хүхэр болон металлын харилцан үйлчлэлийн мэдэгдэж буй аргуудыг судлах;

урвал явуулах системийг сонгох;

Сургуулийн химийн лабораторийн нөхцөлд сонгосон урвалын хүрэлцээг үнэлэх.

Судалгааны объект:хүхэр ба металлын хоорондох урвал

Судалгааны сэдэв:Сургуулийн лабораторид хүхрийн металлтай харилцан үйлчлэх урвалын боломжит байдал.

Таамаглал:Сургуулийн химийн лабораторид төмрийн хүхэртэй харилцан үйлчлэлцэх өөр нэг хувилбар нь тодорхой байдал, давтагдах чадвар, харьцангуй аюулгүй байдал, урвалд орох бодисын хүртээмжийн шаардлагыг хангасан химийн урвал байх болно.

Бид хүхрийн тухай товч тайлбараас ажлаа эхлүүлэхийг хүсч байна.

Үелэх систем дэх байрлал: хүхэр нь 3-р үе, VI бүлэг, үндсэн (А) дэд бүлэгт, s-элементүүдэд хамаарна.

Хүхрийн атомын тоо 16 тул хүхрийн атомын цэнэг + 16, электроны тоо 16. Гаднах түвшний гурван электрон түвшин нь 6 электрон байна.

Түвшин дэх электронуудын байршлын диаграмм:

16 С )))
2 8 6

32 S хүхрийн атомын цөм нь 16 протон (цөмийн цэнэгтэй тэнцүү) ба 16 нейтрон (атомын массаас протоны тоог хасвал: 32 – 16 = 16) агуулдаг.

Цахим томьёо: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Хүснэгт 1

Хүхрийн атомын иончлолын потенциалын утгууд

Ионжуулалтын боломж

Эрчим хүч (eV)

Хүйтэн дэх хүхэр нэлээд идэвхгүй (зөвхөн эрч хүчтэй хослуулдаг фтор), гэхдээ халах үед энэ нь маш химийн идэвхтэй болдог - галогентэй урвалд ордог(иодоос бусад), хүчилтөрөгч, устөрөгч мөн бараг бүх металлуудтай. Үр дүнд ньурвалууд Сүүлчийн төрөл нь харгалзах хүхрийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

Бусад элементийн нэгэн адил хүхрийн металуудтай харилцан үйлчлэхэд үзүүлэх урвал нь дараахь зүйлээс хамаарна.

урвалд орж буй бодисын үйл ажиллагаа. Жишээлбэл, хүхэр нь шүлтлэг металлуудтай хамгийн идэвхтэй харьцах болно

урвалын температур дээр. Үүнийг процессын термодинамик шинж чанаруудаар тайлбарладаг.

Стандарт нөхцөлд химийн урвал аяндаа үүсэх термодинамик боломжийг урвалын стандарт Гиббс энергиээр тодорхойлно.

ΔG 0 T< 0 – прямая реакция протекает

ΔG 0 Т > 0 – шууд хариу үйлдэл үзүүлэх боломжгүй

хүхэр ба металл хоёулаа ихэвчлэн хатуу төлөвт урвалд ордог тул урвалд орж буй бодисын нунтаглалтын зэрэг дээр.

Хүхэр ба металлын хоорондох зарим урвалын термодинамик шинж чанарыг өгсөн болно слайд 4-т

Хүснэгтээс харахад стрессийн цуваа ба бага идэвхтэй металлын эхэн үед хүхрийн хоёр металлтай харилцан үйлчлэл нь термодинамикийн хувьд боломжтой байдаг.

Тиймээс хүхэр нь халах үед нэлээд идэвхтэй металл бус бөгөөд өндөр идэвхтэй (шүлтлэг) ба бага идэвхжилтэй (мөнгө, зэс) хоёуланд нь урвалд орох чадвартай.

Хүхрийн металлын харилцан үйлчлэлийн судалгаа

Судалгааны системийг сонгох

Хүхрийн металлын харилцан үйлчлэлийг судлахын тулд Бекетовын цувралын өөр өөр газар байрладаг, өөр өөр үйл ажиллагаатай металлуудыг багтаасан системийг сонгосон.

Сонгон шалгаруулалтын нөхцлөөр дараахь шалгуурыг тодорхойлсон: хэрэгжүүлэх хурд, тодорхой байдал, урвалын бүрэн байдал, харьцангуй аюулгүй байдал, үр дүнгийн давтагдах байдал, бодисууд нь физик шинж чанараараа мэдэгдэхүйц ялгаатай байх ёстой, сургуулийн лабораторид бодисын олдоц, тээвэрлэх оролдлого амжилттай болсон. хүхрийн тодорхой металлуудтай харилцан үйлчлэлийг илрүүлэх.

Урвалын давтагдах чадварыг үнэлэхийн тулд туршилт бүрийг гурван удаа хийсэн.

Эдгээр шалгуурыг үндэслэн туршилтанд дараах урвалын системийг сонгосон.

ХҮХЭР, ЗЭС Cu + S = CuS + 79 кЖ/моль

Арга зүй ба хүлээгдэж буй үр нөлөө

Нунтаг хэлбэрээр 4 г хүхрийг авч туршилтын хоолойд хийнэ. Туршилтын хоолой дахь хүхрийг буцалгах хүртэл халаана. Дараа нь зэс утсыг аваад гал дээр халаана. Хүхэр хайлж, буцалгах үед дотор нь зэс утас хийнэ

Хүлээгдэж буй үр дүн:Туршилтын хоолой нь бор уураар дүүрч, утас халж, хэврэг сульфид үүсгэхийн тулд "шатдаг".

2. Хүхрийн зэсийн харилцан үйлчлэл.

Урвал нь тийм ч тодорхой биш байсан бөгөөд зэсийн аяндаа халаалт бас гараагүй. Давсны хүчил нэмэхэд хийн ялгаралт ажиглагдаагүй.

ХҮХЭР, ТӨМӨР Fe + S = FeS + 100.4 кЖ/моль

Арга зүй ба хүлээгдэж буй үр нөлөө

4 гр нунтаг хүхэр, 7 гр нунтаг төмөр авч холино. Үр хольцыг туршилтын хоолойд хийнэ. Бодисуудыг туршилтын хоолойд халаацгаая

Хүлээгдэж буй үр дүн:Хольцын хүчтэй аяндаа халаалт үүсдэг. Үүссэн төмрийн сульфидыг шингэлнэ. Уг бодис нь усаар тусгаарлагддаггүй бөгөөд соронзонд хариу үйлдэл үзүүлэхгүй.

1. Хүхрийн төмрийн харилцан үйлчлэл.

Лабораторийн нөхцөлд үлдэгдэлгүйгээр төмрийн сульфид үйлдвэрлэх урвал явуулах нь бараг боломжгүй, бодисууд бүрэн урвалд орсон эсэхийг тодорхойлоход маш хэцүү байдаг, урвалын хольцын аяндаа халаалт ажиглагддаггүй. Үүссэн бодис нь төмрийн сульфид мөн эсэхийг шалгасан. Үүний тулд бид HCl ашигласан. Уг бодис дээр давсны хүчлийг дусаахад тэр хөөсөрч, устөрөгчийн сульфид ялгарсан.

ХҮХЭР, НАТИ 2Na + S = Na 2 S + 370.3 кЖ/моль

Арга зүй ба хүлээгдэж буй үр нөлөө

Нунтагласан хүхрээс 4 гр аваад зуурмагт хийнэ, сайтар нунтаглана

Ойролцоогоор 2 гр жинтэй натрийн хэсгийг хайчилж, оксидын хальсыг таслан авч, тэдгээрийг хамт нунтаглана.

Хүлээгдэж буй үр дүн:Урвал хурдан явагдаж, урвалжууд аяндаа шатах боломжтой.

3. Хүхрийн натритай харилцан үйлчлэл.

Хүхрийн натритай харилцан үйлчлэлцэх нь өөрөө аюултай бөгөөд мартагдашгүй туршилт юм. Хэдхэн секунд үрсэний дараа эхний оч гарч, зуурмаг дахь натри, хүхэр нь дүрэлзэж, шатаж эхлэв. Бүтээгдэхүүн нь давсны хүчилтэй харилцан үйлчлэхэд устөрөгчийн сульфид идэвхтэй ялгардаг.

ХҮХЭР, ЦАЙР Zn + S = ZnS + 209 кЖ/моль

Арга зүй ба хүлээгдэж буй үр нөлөө

Нунтагласан хүхэр, цайр, тус бүр 4 г авч, бодисыг холино. Бэлэн болсон хольцыг асбестын торонд хийнэ. Бид бодисуудад халуун бамбар авчирдаг

Хүлээгдэж буй үр дүн:Урвал нь нэн даруй тохиолддоггүй, гэхдээ хүчтэйгээр, ногоон хөх өнгийн дөл үүсдэг.

4. Хүхрийн цайртай харилцан үйлчлэл.

Урвалыг эхлүүлэхэд маш хэцүү бөгөөд түүний эхлэл нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис эсвэл өндөр температурыг ашиглахыг шаарддаг. Бодисууд нь ногоон цэнхэр дөлөөр шатдаг. Дөл унтрах үед энэ газарт үлдэгдэл үлддэг бөгөөд давсны хүчилтэй харилцан үйлчлэхэд устөрөгчийн сульфид бага зэрэг ялгардаг.

ХҮХЭР, ХӨНГӨНЦНИЙ 2Al + 3S = Al 2 S 3 + 509.0 кЖ/моль

Арга зүй ба хүлээгдэж буй үр нөлөө

4 гр жинтэй нунтаг хүхэр, 2.5 гр жинтэй хөнгөн цагаан авч холино. Үр хольцыг асбестын торонд хийнэ. Шатаж буй магнийн хольцыг гал асаана

Хүлээгдэж буй үр дүн:Урвал нь гялалзах шалтгаан болдог.

5. Хүхрийн хөнгөн цагааны харилцан үйлчлэл.

Урвалын хувьд хүчтэй исэлдүүлэгч бодисыг санаачлагч болгон нэмэх шаардлагатай. Шатаж буй магнитай гал авалцсаны дараа шаргал-цагаан өнгийн хүчтэй гялбаа гарч, устөрөгчийн сульфид нэлээд идэвхтэй ялгардаг.

ХҮХЭР, МАГНИ Mg + S = MgS + 346.0 кЖ/моль

Арга зүй ба хүлээгдэж буй үр нөлөө

Магнийн үртэс 2.5 гр, нунтаг хүхэр 4 гр авч холино

Үр хольцыг асбестын торонд хийнэ. Бид үүссэн хольц руу хагархайг авчирдаг.

Хүлээгдэж буй үр дүн:Урвал нь хүчтэй гялбаа үүсгэдэг.

4. Хүхрийн магнийн харилцан үйлчлэл.

Урвалын хувьд санаачлагч болох цэвэр магнийн нэмэлтийг шаарддаг. Хүчтэй цайвар өнгөтэй гялбаа гарч, устөрөгчийн сульфид идэвхтэй ялгардаг.

Дүгнэлт

Үлдэгдэл нь хуванцар хүхэр, төмрийн холимог хэлбэрээр үлдсэн тул төмрийн сульфид үйлдвэрлэх урвал дуусаагүй байна.

Устөрөгчийн сульфидын хамгийн идэвхтэй ялгаралт нь натрийн сульфид, магни, хөнгөн цагааны сульфидуудад ажиглагдсан.

Зэсийн сульфид нь устөрөгчийн сульфидын идэвхжил багатай байв.

Натрийн сульфид авах туршилт хийх нь аюултай тул сургуулийн лабораторид хэрэглэхийг зөвлөдөггүй.

Хөнгөн цагаан, магни, цайрын сульфид үйлдвэрлэх урвалыг сургуулийн нөхцөлд явуулахад хамгийн тохиромжтой.

Хүхэр нь натри, магни, хөнгөн цагаантай харилцан үйлчлэх үед хүлээгдэж буй болон бодит үр дүн давхцсан.

Дүгнэлт

Дунд сургуулийн химийн хичээлд хүхрийн исэлдэлтийн шинж чанар, химийн үзэгдэл зэргийг жишээ болгон харуулахын тулд төмрийн хүхэртэй харилцан үйлчлэлцэх талаар одоо байгаа зөвлөмжийг үл харгалзан ийм туршилтыг бодитоор хэрэгжүүлэх нь ихэвчлэн харагдахуйц үр нөлөөг дагалддаггүй.

Энэхүү үзүүлэнгийн өөр хувилбарыг тодорхойлохдоо сургуулийн лабораторид харагдах байдал, аюулгүй байдал, урвалд орох бодисын олдоц зэрэг шаардлагыг хангасан системийг сонгосон. Хүхрийн зэс, төмөр, цайр, магни, хөнгөн цагаан, натритай урвалын системийг боломжит хувилбараар сонгосон нь химийн хичээлд үзүүлэх туршилт болгон хүхрийн янз бүрийн металлуудтай урвалыг ашиглах үр нөлөөг үнэлэх боломжийг бидэнд олгосон.

Туршилтын үр дүнд үндэслэн эдгээр зорилгод хүхрийн урвалын системийг дунд зэргийн идэвхжилтэй металл (магни, хөнгөн цагаан) ашиглах нь хамгийн оновчтой болохыг тогтоосон.

Хийсэн туршилтууд дээр үндэслэн хүхрийн исэлдэлтийн шинж чанарыг түүний металуудтай харилцан үйлчлэлийн жишээн дээр харуулсан видеог бүтээсэн бөгөөд энэ нь бүрэн хэмжээний туршилт хийхгүйгээр эдгээр шинж чанарыг тайлбарлах боломжийг олгодог. Нэмэлт тусламж болгон вэбсайт үүсгэсэн ( ), бусад зүйлсээс гадна судалгааны үр дүнг харааны хэлбэрээр танилцуулдаг.

Судалгааны үр дүн нь металл бус бодисын химийн шинж чанар, химийн кинетик, термодинамикийн шинж чанарыг илүү гүнзгий судлах үндэс суурь болж чадна.

Төмөр нь 26 атомын дугаартай Д.И.Менделеевийн химийн элементүүдийн үечилсэн системийн дөрөв дэх үеийн наймдугаар бүлгийн хажуугийн дэд бүлгийн элемент бөгөөд үүнийг Fe (лат. Ferrum) тэмдэгээр тэмдэглэдэг. Дэлхийн царцдас дахь хамгийн түгээмэл металлуудын нэг (хөнгөн цагааны дараа хоёрдугаарт). Дунд зэргийн идэвхтэй металл, бууруулагч бодис.

Исэлдэлтийн үндсэн төлөвүүд - +2, +3

Төмрийн энгийн бодис нь уян хатан мөнгөлөг цагаан металл бөгөөд химийн өндөр урвалд ордог: төмөр нь өндөр температур эсвэл агаарын өндөр чийгшилд хурдан зэврдэг. Төмөр нь цэвэр хүчилтөрөгчөөр шатдаг бөгөөд нарийн тархсан төлөвт агаарт аяндаа гал авалцдаг.

Энгийн бодис - төмрийн химийн шинж чанар:

Хүчилтөрөгчид зэврэх, шатах

1) Агаарт төмөр нь чийгтэй (зэвэрсэн) үед амархан исэлддэг:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Халуун төмөр утас нь хүчилтөрөгчөөр шатаж, төмрийн исэл (II, III) үүсгэдэг.

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe+2O 2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 °C)

2) Өндөр температурт (700-900 ° C) төмөр нь усны ууртай урвалд ордог.

3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) Төмөр нь халах үед метал бустай урвалд ордог.

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °C)

Fe + S – t° → FeS (600 °C)

Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)

4) Хүчдэлийн цуваа нь устөрөгчийн зүүн талд, шингэрүүлсэн хүчил HCl ба H 2 SO 4-тэй урвалд орж, төмрийн (II) давс үүсч, устөрөгч ялгардаг.

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (урвалыг агаарт нэвтрэхгүйгээр гүйцэтгэдэг, эс тэгвээс Fe +2 нь хүчилтөрөгчөөр аажмаар Fe +3 болж хувирдаг)

Fe + H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) → FeSO 4 + H 2

Төвлөрсөн исэлдүүлэгч хүчилд төмөр нь зөвхөн халах үед уусдаг бөгөөд тэр даруй Fe 3+ катион болж хувирдаг.

2Fe + 6H 2 SO 4 (конц.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (конц.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(хүйтэн, төвлөрсөн азот, хүхрийн хүчил идэвхгүй болгох

Зэсийн сульфатын цэнхэр уусмалд дүрсэн төмөр хадаас аажмаар улаан металл зэсээр бүрхэгдсэн байдаг.

5) Төмөр нь түүний баруун талд байрлах металуудыг давсны уусмалаас нь нүүлгэн шилжүүлдэг.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

Төмрийн амфотер шинж чанар нь буцалгах үед зөвхөн төвлөрсөн шүлтлэгт илэрдэг.

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O= Na 2 ↓+ H 2

мөн натрийн тетрагидроксоферрат (II) тунадас үүснэ.

Техникийн тоног төхөөрөмж- төмөр ба нүүрстөрөгчийн хайлш: цутгамал төмрийн 2.06-6.67% C, ган 0.02-2.06% C, бусад байгалийн хольц (S, P, Si) болон зохиомлоор нэвтрүүлсэн тусгай нэмэлтүүд (Mn, Ni, Cr) ихэвчлэн агуулагддаг бөгөөд энэ нь төмрийн хайлшийг техникийн хувьд ашигтай шинж чанарыг өгдөг - хатуулаг, дулааны болон зэврэлтэнд тэсвэртэй, уян хатан чанар гэх мэт. . .

Домен зуухны төмрийн үйлдвэрлэлийн үйл явц

Цутгамал төмрийг үйлдвэрлэх тэсэлгээний зуухны үйл явц нь дараах үе шатуудаас бүрдэнэ.

а) сульфид ба карбонатын хүдрийг бэлтгэх (шатаах) - ислийн хүдэр болгон хувиргах:

FeS 2 →Fe 2 O 3 (O 2,800°C, -SO 2) FeCO 3 →Fe 2 O 3 (O 2,500-600°C, -CO 2)

б) халуун тэсэлгээтэй коксыг шатаах:

C (кокс) + O 2 (агаар) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (кокс) ⇌ 2 CO (700-1000 ° C)

в) оксидын хүдрийг нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн СО-оор дараалан бууруулах:

Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe

г) төмрийн карбюризаци (6.67% C хүртэл), цутгамал төмрийг хайлуулах:

Fe (т ) →(C(кокс)900-1200 ° C) Fe (шингэн) (цутгамал төмөр, хайлах температур 1145 ° C)

Цутгамал төмрийн найрлагад үргэлж цементит Fe 2 С, мөхлөг хэлбэрийн бал чулуу агуулагддаг.

Ган үйлдвэрлэл

Цутгамал төмрийг ган болгон хувиргах нь халаалтын аргаар ялгаатай тусгай зууханд (хувиргагч, ил зуух, цахилгаан) хийгддэг; процессын температур 1700-2000 ° C. Хүчилтөрөгчөөр баяжуулсан агаарыг үлээлгэх нь илүүдэл нүүрстөрөгч, түүнчлэн цутгамал төмрийн исэл хэлбэрээр хүхэр, фосфор, цахиурыг шатаахад хүргэдэг. Энэ тохиолдолд исэлүүд нь яндангийн хий (CO 2, SO 2) хэлбэрээр баригдаж, эсвэл амархан ялгардаг шаар - Ca 3 (PO 4) 2 ба CaSiO 3-ийн холимогт холбогддог. Тусгай ган үйлдвэрлэхийн тулд бусад металлын хайлшийн нэмэлтийг зууханд оруулдаг.

Баримтүйлдвэрт цэвэр төмөр - төмрийн давсны уусмалын электролиз, жишээлбэл:

FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (электролиз)

(бусад тусгай аргууд байдаг, үүнд төмрийн ислийг устөрөгчөөр багасгах).

Цэвэр төмрийг тусгай хайлш үйлдвэрлэх, цахилгаан соронзон ба трансформаторын цөм үйлдвэрлэхэд, цутгамал төмрийг цутгамал, ган үйлдвэрлэхэд, ганыг элэгдэлд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй бүтэц, багаж хэрэгсэл болгон ашигладаг. нэг.

Төмрийн (II) исэл Ф Э.О . Үндсэн шинж чанар нь өндөр давамгайлсан амфотерийн исэл. Хар, ионы бүтэцтэй Fe 2+ O 2- . Халаахад эхлээд задарч, дараа нь дахин үүсдэг. Агаарт төмрийг шатаах үед үүсдэггүй. Устай урвалд ордоггүй. Хүчилд задардаг, шүлттэй нийлдэг. Чийглэг агаарт аажмаар исэлддэг. Устөрөгч болон коксоор багасгасан. Домен зууханд төмөр хайлуулах процесст оролцоно. Энэ нь керамик болон эрдэс будгийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглагддаг. Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:

4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 °C, 900-1000 °C)

FeO + 2HC1 (шингэрүүлсэн) = FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (конц.) = Fe(NO 3) 3 +NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH = 2H 2 O + Нa 4ФдО3 (улаан.) триоксоферрат (II)(400-500 °C)

FeO + H 2 =H 2 O + Fe (нэмэлт цэвэр) (350 ° C)

FeO + C (кокс) = Fe + CO (1000 ° C-аас дээш)

FeO + CO = Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (чийг) + O 2 (агаар) →4FeO(OH) (t)

6FeO + O 2 = 2(Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500°C)

БаримтВ лабораториуд: төмрийн (II) нэгдлүүдийн агаар нэвтрэхгүйгээр дулааны задрал:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 ° C)

FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 ° C)

Дийрон (III) исэл - төмөр ( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Давхар исэл. Хар, ионы бүтэцтэй Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Өндөр температур хүртэл дулааны хувьд тогтвортой. Устай урвалд ордоггүй. Хүчилтэй хамт задардаг. Устөрөгч, халуун төмрөөр багасгасан. Цутгамал төмрийн үйлдвэрлэлийн домен зуухны процесст оролцдог. Ашигт малтмалын будгийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг ( улаан тугалга), керамик, өнгөт цемент. Ган бүтээгдэхүүний гадаргуугийн тусгай исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн ( харлах, хөхрөх). Найрлага нь төмөр дээрх хүрэн зэв, бараан масштабтай тохирч байна. Fe 3 O 4-ийн нийт томъёог хэрэглэхийг зөвлөдөггүй. Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:

2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (1538 °C-аас дээш)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (дил.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 +10HNO 3 (конц.) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (агаар) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 ° C)

(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (нэмэлт цэвэр, 1000 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)

(Fe II Fe 2 III)O4 + Fe ⇌4FeO (900-1000 °C, 560-700 °C)

Баримт бичиг:төмрийн шаталт (харна уу) агаарт.

магнетит.

Төмрийн (III) исэл Ф e 2 O 3 . Үндсэн шинж чанар нь давамгайлсан амфотерийн исэл. Улаан хүрэн, ионы бүтэцтэй (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Өндөр температурт дулааны хувьд тогтвортой. Агаарт төмрийг шатаах үед үүсдэггүй. Устай урвалд ордоггүй, хүрэн аморф гидрат Fe 2 O 3 nH 2 O уусмалаас тунадас үүснэ.Хүчил шүлттэй удаан урвалд ордог. Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, хайлсан төмрөөр багасгасан. Бусад металлын ислүүдтэй хайлуулж, давхар исэл үүсгэдэг - шпинель(техникийн бүтээгдэхүүнийг феррит гэж нэрлэдэг). Домен зууханд цутгамал төмрийг хайлуулахад түүхий эд, керамик, өнгөт цемент, эрдэс будгийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох аммиак үйлдвэрлэхэд катализатор, ган хийцийг термитээр гагнах, дуу чимээ зөөвөрлөхөд ашигладаг. ган болон шилний өнгөлгөөний бодис болгон соронзон хальс дээрх дүрс.

Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:

6Fe 2 O 3 = 4(Fe II Fe 2 III)O 4 +O 2 (1200-1300 °C)

Fe 2 O 3 + 6НС1 (дил.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С,р)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (конц.) →H 2 O+ 2 НАФдО 2 (улаан)диоксоферрат (III)

Fe 2 O 3 + MO=(M II Fe 2 II I)O 4 (M=Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O+ 2Fe (нэмэлт цэвэр, 1050-1100 ° C)

Fe 2 O 3 + Fe = 3FeO (900 ° C)

3Fe 2 O 3 + CO = 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° C)

Баримтлабораторид - агаарт төмрийн (III) давсны дулааны задрал:

Fe 2 (SO 4) 3 = Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° C)

4(Fe(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 °C)

Байгальд - төмрийн ислийн хүдэр гематит Fe 2 O 3 ба лимонит Fe 2 O 3 nH 2 O

Төмрийн (II) гидроксид Ф e(OH) 2 . Үндсэн шинж чанар нь давамгайлсан амфотерийн гидроксид. Цагаан (заримдаа ногоон өнгөтэй), Fe-OH холбоо нь ихэвчлэн ковалент шинж чанартай байдаг. Дулааны хувьд тогтворгүй. Агаарт амархан исэлддэг, ялангуяа нойтон үед (харанхуй). Усанд уусдаггүй. Шингэрүүлсэн хүчил ба төвлөрсөн шүлттэй урвалд ордог. Ердийн бууруулагч. Төмрийн зэврэх завсрын бүтээгдэхүүн. Энэ нь төмөр-никель батерейны идэвхтэй массыг үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг.

Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 ° C, atm.N 2)

Fe(OH) 2 + 2HC1 (дил.) = FeC1 2 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (цэнхэр ногоон) (буцалж буй)

4Fe(OH) 2 (суспенз) + O 2 (агаар) →4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe(OH) 2 (суспенз) +H 2 O 2 (шингэрүүлсэн) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + KNO 3 (конц.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)

Баримт: идэвхгүй орчинд шүлт эсвэл аммиакийн гидрат бүхий уусмалаас үүссэн хур тунадас:

Fe 2+ + 2OH (дил.) = Фe(OH) 2 ↓

Fe 2+ + 2(NH 3 H 2 O) = Фe(OH) 2 ↓+ 2NH 4

Төмрийн метагидроксид Ф eO(OH). Үндсэн шинж чанар нь давамгайлсан амфотерийн гидроксид. Цайвар хүрэн, Fe - O ба Fe - OH бондууд нь ихэвчлэн ковалент байдаг. Халах үед хайлуулахгүйгээр задардаг. Усанд уусдаггүй. Уусмалаас бор аморф полихидрат Fe 2 O 3 nH 2 O хэлбэрээр тунадас үүсдэг бөгөөд энэ нь шингэрүүлсэн шүлтлэг уусмал дор эсвэл хатаах үед FeO (OH) болж хувирдаг. Хүчил ба хатуу шүлттэй урвалд ордог. Сул исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодис. Fe(OH) 2-аар шингэлнэ. Төмрийн зэврэх завсрын бүтээгдэхүүн. Энэ нь шар өнгийн эрдэс будаг, паалангийн суурь, хаягдал хий шингээгч, органик синтезийн катализатор болгон ашигладаг.

Fe(OH) 3-ийн нэгдэл тодорхойгүй (олж аваагүй).

Хамгийн чухал урвалын тэгшитгэлүүд:

Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 ° C, -Х 2 О) FeO(OH)→( Агаарт 560-700°С, -H2O)→Fe 2 O 3

FeO(OH) + ZNS1 (дил.) = FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ Fe 2 О 3 . nH 2 О- коллоид(NaOH (конц.))

FeO(OH)→ Нa 3 [Фe(OH) 6 ]цагаан, Na 5 ба K 4 тус тус; Энэ хоёр тохиолдолд ижил бүтэцтэй, ижил бүтэцтэй KFe III цэнхэр өнгийн бүтээгдэхүүн тунадас үүснэ. Лабораторид энэ тунадас гэж нэрлэгддэг Пруссын цэнхэр, эсвэл turnbull blue:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Эхлэх урвалж ба урвалын бүтээгдэхүүний химийн нэрс:

K 3 Fe III - калийн гексацианоферрат (III)

K 4 Fe III - калийн гексацианоферрат (II)

КFe III - төмөр (III) калийн гексацианоферрат (II)

Нэмж дурдахад Fe 3+ ионуудын сайн урвалж бол тиоцианатын ион NСS - бөгөөд төмөр (III) үүнтэй нэгдэж, тод улаан ("цуст") өнгө гарч ирдэг.

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Энэхүү урвалж (жишээлбэл, KNCS давс хэлбэрээр) дотор талд зэвээр бүрсэн төмрийн хоолойгоор дамжин өнгөрвөл цоргоны усанд төмрийн (III) ул мөр байгааг ч илрүүлж чаддаг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Төмөр- Д.И.Менделеевийн химийн элементүүдийн үелэх системийн дөрөв дэх үеийн наймдугаар бүлгийн элемент.

Эзлэхүүний дугаар нь 26. тэмдэг нь Fe (Латин "ferrum") юм. Дэлхийн царцдас дахь хамгийн түгээмэл металлуудын нэг (хөнгөн цагааны дараа хоёрдугаарт).

Төмрийн физик шинж чанар

Төмөр бол саарал металл юм. Цэвэр хэлбэрээрээ нэлээд зөөлөн, уян хатан, наалдамхай байдаг. Гадаад энергийн түвшний цахим тохиргоо нь 3d 6 4s 2 байна. Түүний нэгдлүүдэд төмөр нь "+2" ба "+3" исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг. Төмрийн хайлах цэг нь 1539С байна. Төмөр нь α- ба γ-төмөр гэсэн хоёр талст өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Тэдний эхнийх нь биеийн төвтэй куб тортой, хоёр дахь нь нүүр төвтэй куб тортой. α-төмөр нь термодинамикийн хувьд 912 хэмээс доош, 1394 хэмээс хайлах цэг хүртэлх хоёр температурт тогтвортой байдаг. 912-1394С-ийн хооронд γ-төмөр тогтвортой байна.

Төмрийн механик шинж чанар нь түүний цэвэршилтээс хамаардаг - маш бага хэмжээний бусад элементүүдийн агууламжаас хамаардаг. Хатуу төмөр нь өөрөө олон элементийг уусгах чадвартай.

Төмрийн химийн шинж чанар

Чийглэг агаарт төмөр хурдан зэвэрдэг, өөрөөр хэлбэл. усжуулсан төмрийн ислийн бор бүрээсээр хучигдсан бөгөөд энэ нь сэвсгэр чанараараа төмрийг цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаггүй. Усанд төмрийг эрчимтэй зэврүүлдэг; Хүчилтөрөгч ихтэй байх үед төмрийн (III) оксидын гидрат хэлбэрүүд үүсдэг.

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Хүчилтөрөгчийн дутагдал эсвэл нэвтрэхэд хэцүү үед холимог исэл (II, III) Fe 3 O 4 үүсдэг.

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Төмөр нь ямар ч концентрацитай давсны хүчилд уусдаг.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд уусгах нь дараахь байдлаар явагддаг.

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

Хүхрийн хүчлийн төвлөрсөн уусмалд төмрийг төмрөөр исэлдүүлдэг (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Гэсэн хэдий ч 100% -ийн концентрацитай хүхрийн хүчилд төмөр идэвхгүй болж, харилцан үйлчлэл бараг байдаггүй. Төмөр нь азотын хүчлийн шингэрүүлсэн болон дунд зэргийн концентрацитай уусмалд уусдаг.

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Азотын хүчлийн өндөр концентрацитай үед уусах үйл явц удааширч, төмөр идэвхгүй болдог.

Бусад металлын нэгэн адил төмөр нь энгийн бодисуудтай урвалд ордог. Төмөр ба галогенийн хоорондох урвал (галогенийн төрлөөс үл хамааран) халах үед үүсдэг. Төмрийн бромтой харилцан үйлчлэл нь уурын даралт ихсэх үед үүсдэг.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

Төмрийн хүхэр (нунтаг), азот, фосфортой харилцан үйлчлэл нь халах үед үүсдэг.

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Төмөр нь нүүрстөрөгч, цахиур зэрэг металл бус бодисуудтай урвалд орох чадвартай:

3Fe + C = Fe 3 C;

Төмрийн нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцан үйлчлэх урвалын дотроос дараахь урвалууд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг - төмөр нь давсны уусмалаас (1) түүний баруун талд байрлах үйл ажиллагааны цувралд багтах металлуудыг бууруулах, төмрийн (III) нэгдлүүдийг бууруулах чадвартай. 2):

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Төмөр нь өндөр даралттай үед давс үүсгэдэггүй исэл - CO-тэй урвалд орж, нарийн төвөгтэй найрлагатай бодисууд - карбонил - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 ба Fe 3 (CO) 12 үүсдэг.

Төмөр нь хольцгүй үед ус болон шингэрүүлсэн шүлтийн уусмалд тогтвортой байдаг.

Төмөр авч байна

Төмрийг олж авах гол арга бол төмрийн хүдрээс (гематит, магнетит) эсвэл түүний давсны уусмалын электролиз юм (энэ тохиолдолд "цэвэр" төмөр, өөрөөр хэлбэл хольцгүй төмрийг олж авдаг).

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх

10 гр жинтэй Fe 3 O 4 төмрийн масштабыг эхлээд 20% -ийн устөрөгчийн хлоридын массын хувьтай 150 мл давсны хүчлийн уусмал (нягшил 1.1 г / мл) -аар боловсруулж, дараа нь үүссэн уусмалд илүүдэл төмрийг нэмнэ. Уусмалын найрлагыг (жингийн хувиар) тодорхойлно.

Шийдэл

Бодлогын нөхцлийн дагуу урвалын тэгшитгэлийг бичье.

8HCl + Fe 3 O 4 = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1);

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2).

Давсны хүчлийн уусмалын нягт ба эзэлхүүнийг мэдсэнээр та түүний массыг олж болно.

m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl);

m sol (HCl) = 150×1.1 = 165 гр.

Устөрөгчийн хлоридын массыг тооцоолъё.

m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%;

m(HCl) = 165×20%/100% = 33 гр.

Д.И.-ийн химийн элементүүдийн хүснэгтийг ашиглан тооцоолсон давсны хүчлийн молийн масс (нэг моль масс). Менделеев - 36.5 г / моль. Устөрөгчийн хлоридын хэмжээг олцгооё.

v(HCl) = m(HCl)/M(HCl);

v(HCl) = 33/36,5 = 0,904 моль.

D.I-ийн химийн элементүүдийн хүснэгтийг ашиглан тооцоолсон масштабын молийн масс (нэг моль масс). Менделеев - 232 г / моль. Хуваарийн бодисын хэмжээг олъё:

v(Fe 3 O 4) = 10/232 = 0.043 моль.

1-р тэгшитгэлийн дагуу v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, тиймээс v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0.344 моль. Дараа нь тэгшитгэлээр тооцоолсон устөрөгчийн хлоридын хэмжээ (0.344 моль) нь асуудлын мэдэгдэлд заасан хэмжээнээс (0.904 моль) бага байх болно. Тиймээс давсны хүчил илүүдэлтэй тул өөр урвал үүснэ.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3).

Эхний урвалын үр дүнд үүссэн төмрийн хлоридын хэмжээг тодорхойлъё (бид тодорхой урвалыг илэрхийлэхийн тулд индексийг ашигладаг):

v 1 (FeCl 2): v (Fe 2 O 3) = 1: 1 = 0.043 моль;

v 1 (FeCl 3): v(Fe 2 O 3) = 2:1;

v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 моль.

1-р урвалд ороогүй устөрөгчийн хлоридын хэмжээ болон 3-р урвалын үед үүссэн төмрийн (II) хлоридын хэмжээг тодорхойлъё.

v rem (HCl) = v (HCl) – v 1 (HCl) = 0,904 – 0,344 = 0,56 моль;

v 3 (FeCl 2): v rem (HCl) = 1:2;

v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0.28 моль.

2-р урвалын явцад үүссэн FeCl 2 бодисын хэмжээ, FeCl 2 бодисын нийт хэмжээ ба түүний массыг тодорхойлно уу.

v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0.086 моль;

v 2 (FeCl 2): v 2 (FeCl 3) = 3:2;