Dzelzs pārvērtību ķēde ķīmijā. pārsteidzošs dzelzs

Izpēti dzelzs ķīmisko pārvērtību ķēdi!

Sarežģītība:

Bīstamība:

Veiciet šo eksperimentu mājās

Reaģenti

Drošība

• Pirms eksperimenta uzsākšanas uzvelciet aizsargcimdus un aizsargbrilles.
• Veiciet eksperimentu uz paplātes.

Vispārīgi drošības noteikumi

• Izvairieties no ķīmisko vielu nokļūšanas acīs vai mutē.
• Eksperimenta vietā neielaist cilvēkus bez aizsargbrillēm, kā arī mazus bērnus un dzīvniekus.
• Glabājiet eksperimentālo komplektu bērniem līdz 12 gadu vecumam nepieejamā vietā.
• Pēc lietošanas nomazgājiet vai notīriet visu aprīkojumu un piederumus.
• Pārliecinieties, vai visi reaģenta konteineri ir cieši noslēgti un pareizi uzglabāti pēc lietošanas.
• Pārliecinieties, vai visi vienreizējās lietošanas konteineri ir pareizi izmesti.
• Izmantojiet tikai komplektā iekļautās vai pašreizējās instrukcijās ieteiktās iekārtas un reaģentus.
• Ja esat izmantojis pārtikas trauku vai eksperimentēšanas piederumus, nekavējoties izmetiet tos. Tie vairs nav piemēroti pārtikas uzglabāšanai.

Pirmās palīdzības informācija

• Ja reaģenti nonāk saskarē ar acīm, rūpīgi izskalojiet acis ar ūdeni, vajadzības gadījumā turot acis vaļā. Nekavējoties meklēt medicīnisko palīdzību.
• Ja norīts, izskalojiet muti ar ūdeni, uzdzeriet nedaudz tīra ūdens. Neizraisiet vemšanu. Nekavējoties meklēt medicīnisko palīdzību.
• Reaģentu ieelpošanas gadījumā cietušo izvest svaigā gaisā.
• Saskares ar ādu vai apdegumu gadījumā skalot skarto zonu ar lielu daudzumu ūdens 10 minūtes vai ilgāk.
• Ja rodas šaubas, nekavējoties konsultējieties ar ārstu. Paņemiet līdzi ķīmisko reaģentu un trauku no tā.
• Traumas gadījumā vienmēr konsultējieties ar ārstu.

• Nepareiza ķīmisko vielu lietošana var izraisīt traumas un kaitēt veselībai. Veiciet tikai instrukcijās norādītos eksperimentus.
• Šis eksperimentu komplekts ir paredzēts tikai bērniem no 12 gadu vecuma.
• Bērnu spējas būtiski atšķiras pat vecuma grupā. Tāpēc vecākiem, kas veic eksperimentus ar saviem bērniem, vajadzētu pēc saviem ieskatiem izlemt, kuri eksperimenti ir piemēroti viņu bērniem un būs viņiem droši.
• Pirms eksperimentēšanas vecākiem ar bērnu vai bērniem jāapspriež drošības noteikumi. Īpaša uzmanība jāpievērš drošai lietošanai ar skābēm, sārmiem un viegli uzliesmojošiem šķidrumiem.
• Pirms eksperimentu sākšanas attīriet eksperimentu vietu no objektiem, kas var jums traucēt. Jāizvairās no pārtikas produktu uzglabāšanas testa vietas tuvumā. Pārbaudes vietai jābūt labi vēdinātai un tuvu krānam vai citam ūdens avotam. Eksperimentiem ir nepieciešams stabils galds.
• Vielas vienreizējās lietošanas iepakojumā jāizlieto pilnībā vai jāiznīcina pēc viena eksperimenta, t.i. pēc iepakojuma atvēršanas.

Bieži uzdotie jautājumi

Uzliku magnētu uz krūzītes, bet nekas nenotiek! Ko man darīt?

Problēma varētu būt saistīta ar magnētu, ja tas nav pietiekami spēcīgs. Piemēram, daži suvenīru magnēti, kas lieliski pielīp pie ledusskapja, šajā gadījumā var nedarboties. Mēģiniet meklēt jaudīgāku magnētu! Mēs iesakām izmantot neodīma magnētus, tie darbojas vislabāk.

Petri trauciņā kopā ar šķīdumu iebēra arī nedaudz dzelzs. Vai man ir jāsāk pieredze no sākuma?

Ja Petri trauciņā ir ļoti maz dzelzs, tad neuztraucieties un vienkārši turpiniet eksperimentu. Pretējā gadījumā ielejiet visu šķīdumu atpakaļ vārglāzē un izskalojiet Petri trauciņu ar krāna ūdeni. Pēc tam ielejiet šķīdumu atpakaļ Petri trauciņā un turpiniet eksperimentēt!

Šķidrums neizplatījās pa Petri trauciņa virsmu pat pēc ūdens pipetes pievienošanas. Ko man darīt?

Uzmanīgi paņemiet Petri trauciņu rokās un apvelciet to ap galda virsmu. Šādas kustības palīdzēs sadalīt ūdeni Petri trauciņā. Ja nepieciešams, pievienojiet vēl nedaudz ūdens un vēlreiz pagrieziet Petri trauku.

Mums mājās ir ūdeņraža peroksīds H 2 O 2. Vai es varu to izmantot šajā eksperimentā?

Jā, protams, jūs varat izmantot peroksīdu no mājas aptieciņas vai iegādāties aptiekā. Piemērots ir jebkuras koncentrācijas peroksīds no 3 līdz 10 procentiem.

Citi eksperimenti

Soli pa solim instrukcija

Dzelzs reaģē ar citronskābi, veidojot dzelzs(II) citrātu FeC 6 H 6 O 7 .

Nereaģējušo dzelzi var savākt ar magnētu.

Kamēr magnēts satur atlikušo dzelzi, nolejiet bezkrāsaino dzelzs (II) citrāta šķīdumu.

Ūdeņraža peroksīds H 2 O 2 oksidē dzelzi(II) par dzelzi(III), veidojot dzeltenu dzelzs(III) citrāta FeC 6 H 5 O 7 šķīdumu.

Kālija heksacianoferāts (II) (vai, kā šo vielu sauc arī, dzeltenais asins sāls) K 4 reaģē ar dzelzs (III) joniem, veidojot nešķīstošu pigmentu - Prūsijas zilo.

Lai atkārtotu eksperimentu, izmazgājiet Petri trauku.

Atbrīvošanās

Izmetiet eksperimenta cietos atkritumus kopā ar sadzīves atkritumiem. Izlejiet šķīdumus izlietnē, noskalojiet ar lieko ūdeni.

Kas notika

Kas notiek, kad dzelzs pulverim pievienojam citronskābi?

Šajā brīdī mēģenē sākas gara reakciju ķēde. Tas sākas ar citronskābes ūdens šķīduma mijiedarbību ar metālisko dzelzi Fe. Būdams tipisks metāls, dzelzs viegli nodod elektronus, tas ir, tas “oksidējas”. Šajā gadījumā tiek atjaunoti citronskābes H + protoni, un tiek atbrīvots ūdeņradis H 2 - gāzes burbuļi, ko novērojām eksperimentā. Šo procesu var ilustrēt ar šādu elektroķīmisko reakciju:

2H++2e → H2

Atdevusi savus elektronus ūdeņraža joniem, metāliskais dzelzs pārvēršas par Fe 2+ joniem. Bet kāda reakcija notiek ar dzelzi:

Fe – 2e → Fe 2+

Uzrakstīsim visu vienādojumu:

Fe + C 6 H 8 O 7 → FeC 6 H 6 O 7 + H 2

Šādas reakcijas sauc par redoksreakcijām: tajās oksidētājs vienmēr ņem elektronus, bet reducētājs tos atdala.

Kas notiek, kad tases dibenā ienesam magnētu?

Dzelzs vīles pievelk magnētam, ko turam ārpusē, un pārvēršas par greznām adatām: jo tuvāk centram, jo ​​asākas un garākas tās ir. Šis izkārtojums nav nejaušs, zāģskaidas atrodas ap magnētu pa noteiktām līnijām.

Magnetizācija notiek dzelzs atomu īpašās struktūras dēļ.

Lai uzzinātu vairāk

Tikai dažas vienkāršas vielas to struktūras dēļ var būt pastāvīgie magnēti - tie ir dzelzs, niķelis un kobalts. To atomos ir lādētas daļiņas - elektroni. Tie griežas ap kodolu vienā virzienā un rada magnētisko lauku. Šādas vielas sauc par feromagnētiem. Katram magnētam ir divi stabi (ziemeļu un dienvidu), tie vienmēr atrodas dažādos galos. Lauka stiprums ir vērsts no ziemeļpola uz dienvidiem. Cilvēka acs nevar noteikt magnētisko lauku, bet mūsu pieredze parāda, kā tas izskatās.

Kāpēc šķīdums mainīja krāsu, pievienojot ūdeņraža peroksīdu un dzelteno asins sāli?

Eksperimenta pēdējā posmā mēs novērojam divas reakcijas vienlaicīgi. Ņemsim tos secībā.

Pirmā ir melnā dzelzs reakcija ar peroksīdu (ūdeņraža peroksīdu H 2 O 2), ko mēs zinām kā vienkāršu un pieejamu dezinfekcijas līdzekli. Fe 2+ joni H 2 O 2 iedarbībā tiek oksidēti līdz Fe 3+ joniem, kas joprojām ir saistīti ar citrāta joniem. Šāds komplekss dod bagātīgu dzeltenu krāsu. Šajā gadījumā ūdeņraža peroksīda molekulas tiek pārveidotas par ūdens molekulām.

Otrais - dzeltenais asins sāls K 4 iedarbojas uz reakcijas maisījumu. Tur, kur trāpa pilieni, šķīdums kļūst spilgti zils - šo skaisto nokrāsu tam piešķir mazākās granulas t.s. prūšu zils. Tas ir ūdenī nešķīstošs pigments ar sarežģītu sastāvu, kura pamatā ir KFe savienojums. Tikpat svarīgs reakcijas dalībnieks ir gaisa skābeklis.

Prūsijas zilās krāsas veidošanos var redzēt pat tad, ja šķīdumā ir ļoti maz dzelzs jonu, tāpēc to izmanto Fe 2+ jonu noteikšanai kvalitatīvā analīzē. Šajā video analizējamā viela ir gandrīz caurspīdīga, taču pietiek pat ar dažiem pilieniem dzeltenā asins sāls šķīduma, lai izveidotu Prūsijas zilo:

Dzelzs: kaluma ķīmija

Vai jūs zināt, kas ir kalums un ko dara kalējs? Kalēju pasaulē ir palicis ļoti, ļoti maz, un tos pārsvarā izmanto tikai rokdarbos. Tātad, kas ir kalums? Šī ir vieta, kur metāls tiek karsēts ar uguni, līdz tas izkūst. Šādā mīkstā stāvoklī to var viegli veidot jebkurā formā. Kalējs ir amatnieks, kas strādā ar šādu metālu. Pirmo reizi kalējs vēsturiskajos ierakstos minēts 1500. gadā pirms mūsu ēras. Kopš tā laika šajā gadījumā tiešām maz ir mainījies. Lai ar āmuru mainītu dzelzs formu, metāls vispirms bija stipri jāuzsilda. Tā kā dzelzs ļoti ātri atdziest, kalējam bija jāstrādā zibens ātrumā. Kalvēs par degvielu izmantoja ogles. Ar plēšu palīdzību kalējs pielēja kalumam gaisu, lai liesma dega spēcīgāk un karstums bija lielāks. Pēc tam kalējs ielika liesmā dzelzs gabalus, uzsildīja tos līdz vajadzīgajai temperatūrai, izņēma tos un sita ar āmuru un pēc tam atgrieza tos liesmā. Šis darbību cikls tika atkārtots, līdz gludeklis ieguva vēlamo formu.

Lai izgatavotu tēraudu (dzelzi ar zemu oglekļa saturu), kaltu dzelzi ievietoja traukā ar grauzdētiem kauliem un oglēm un pēc tam karsēja līdz aptuveni 950 o C. Tādā veidā metāla virsma tika piesātināta ar oglekli. Pēc tam kalējs tēraudu atlaidināja, lai padarītu to mazāk trauslu. Kalējs liesmā uzsildīja tēraudu vēlreiz, bet daudz lēnāk. Karsējot tēraudu līdz 150 līdz 350 o C temperatūrai, tā krāsa mainījās. Kad šī temperatūras robeža tika pārsniegta, tērauds vispirms kļuva dzeltens, pēc tam brūns, purpursarkans un visbeidzot zils. Kalējiem bija jābūt ārkārtīgi vērīgiem un fiziski spēcīgiem. Mūsdienu tērauda ražošanas process ietver sakausējumu izveidi no tērauda ar dažādiem elementiem, piemēram: hromu, niķeli, varu, mangānu, silīciju, volframu, kobaltu, fosforu, titānu, vanādiju, molibdēnu un alumīniju. Sakausējuma īpašības mainās atkarībā no izvēlētā elementa. Piemēram, ja pievienosiet silīciju un mangānu, palielināsies tērauda elastība un izturība, bet niķeļa dēļ tērauds labāk saglabā elastību zemā temperatūrā.

Fe -> FeCl3 -> Fe(OH)3 -> FeO3 -> Fe -> FeSO4 -> Fe(OH)2 -> FeO -> Fe -> FeCl2 -> AgCl -> Ag.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Uzrakstiet vienādojumus jonu formā: 1) Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2; 2) 2Fe + 3Cl -> 2FeCl3; 3) 3Fe + 4H2O -> Fe3O4 + 4H2.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Jautājuma zīmes vietā uzrakstiet formulu, izlīdziniet reakcijas, novietojot koeficientus, un nosakiet to veidu: Fe(OH)3 -> Fe2O3 + ?; Zn+? -> Cu + ZnCl2; ? + HCl -> ZnCl2 + ?.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Aizpildiet reakcijas shēmas: 1) FeCl3 + H2S -> FeCl2 + S + ..; 2) H2S + Cl2 + H2O -> H2SO4 + ..; 3) NH3 + O2 -> N2 + ..; 4) Fe + Al -> .. + .. .

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Izmantojot ķīmiskās reakcijas, veiciet pārvērtības: Fe (SO4) -> Fe (OH) 2 -> FeO -> Fe -> FeO -> FeCl2

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Pabeidziet reakcijas vienādojumu. Uzrakstiet reakcijas vienādojumu molekulārā, pilnā un saīsinātā jonu formā. Fe(OH)2 + HCl -> .. .

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Pierakstiet reakcijas vienādojumu, kas pieļauj šādu transformāciju: FeCl2 FeSO4 -> FeO -> FeSO4

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Pierakstiet to reakciju molekulāros vienādojumus, ar kurām var veikt pārvērtības: FeCl3 -> X -> Fe(OH)2 -> FeO.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Veiciet transformāciju, pierādiet dzelzs jonu +2 klātbūtni sāļos, izmantojot kvalitatīvas reakcijas: Fe-> FeCl2-> Fe(OH)2-> Fe(OH)3-> FeCl3

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Atrisiniet vienādojumus: 1) Fe(OH)3 + HNO3 -> ..; 2) KOH + HPO3 -> ..; 3) Fe(OH)2 (karsējot) -> ..; 4) Fe(OH)3 (karsējot) -> .. .

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Fe2(SO4)3 -> Fe -> Fe3O4 -> FeO -> FeCl2.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Sakārtot koeficientus: H2 + O2 -> N2O5; Cu + S -> Cu2s; Fe + HCl -> FeCl2 + H2; Al + O2 -> Al2O3; K + H2O -> K(OH)2 + H2.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Sakārtot koeficientus: Al2O3 + HNO3 -> Al(NO3)3 + H2O; Fe(OH)3 + H2SO4 -> H2O + Fe(SO4)3.

Uzmanību! Risinājumus sniedz vienkārši cilvēki, tāpēc risinājumos var būt kļūdas vai neprecizitātes. Lietojot risinājumus, neaizmirstiet tos vēlreiz pārbaudīt!

Klase: 9

Izglītības mērķis: nodrošināt zināšanu asimilāciju par svarīgākajiem dzelzs +2 un +3 savienojumiem, kvalitatīvām reakcijām uz dzelzs joniem +2 un +3, dzelzs bioloģisko lomu, izmantojot pamatzināšanas par dzelzs uzbūvi, demonstrējot izklaidējoši eksperimenti, laboratorijas darbi, studentu ziņas, multivides aplikācija .

• Turpināt veidot spēju sastādīt atoma uzbūves diagrammas, elektronisko formulu, grafisko formulu; pamatojoties uz to, nosaka oksidācijas stāvokli, oksidētāju, reducētāju.
• Sistematizēt zināšanas par oksīdu un hidroksīdu ar oksidācijas pakāpi +2 un +3 dabu, izmantojot dzelzs oksīdu un hidroksīdu +2 un +3 piemēru.
• Veidot spēju salīdzināt svarīgāko dzelzs (II) un dzelzs (III) savienojumu īpašības, iemācīties, izmantojot kvalitatīvas reakcijas, noteikt Fe 2+, Fe 3+ jonus saturošus savienojumus.
• Pilnveidot skolēnu prasmes no piedāvātajām formulām veidot ģenētiskās sērijas, veikt transformāciju ķēdes, sastādīt ķīmisko reakciju vienādojumus.
• Pilnveidot iemaņas darbā ar reaģentiem veicot eksperimentus, ievērot drošības noteikumus.
• Atklāt dzelzs nozīmi dabā un cilvēka dzīvē.

Attīstības mērķis:

Turpināt attīstību:

• prāta spējas: prasme izmantot pamatzināšanas, spēja salīdzināt, vispārināt, izdarīt secinājumus, izskaidrot eksperimenta gaitu;
• patstāvības prasmes, strādājot ar mācību grāmatu, mācību karti un reaģentiem;
• pētnieciskās prasmes dzelzs(II) un dzelzs(III) savienojumu īpašību izpētē un kvalitatīvu reakciju veikšanā;
• refleksijas prasmes, komunikācijas prasmes.

Izglītības mērķis:

Turpināt izglītību:

• pozitīva motivācija mācībām, izmantojot skolēnu iesaisti izklaidējošu eksperimentu sagatavošanā, referāti par dzelzs lomu, laboratorijas darbi, multimediju atbalsts;
• atbildības sajūta ziņojumu sagatavošanā, mājasdarbu pildīšanā;
• pareiza pašcieņa.

Nodarbības veids: Kombinēts. Jaunu zināšanu komunikācija un to pilnveidošana.

Nodarbības veids: Laboratorija.

Aprīkojums: D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskā sistēma, vielu šķīdības tabula, tabula “Neorganisko vielu ģenētiskā sērija”, pamācošās kartes laboratorijas darbiem, testi, prezentācija “Dzelzs savienojumi”, Minerālu kolekcija: sarkanā dzelzsrūda, brūnā dzelzs rūda, magnētiskā dzelzsrūda, dzelzs pirīts.

Reaģenti:

Uz studentu galdiem:

šķīdumi: FeCI 2, FeCI 3, KSCN, dzeltenais asins sāls K 4, sarkanais asins sāls K 3, NaOH, sāļi: FeSO 4 7H 2 O, FeCI 3, Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O

Izklaidējošam piedzīvojumam: skalpelis, vate, pincetes, šķīdumi: FeCI 3 šķīdumi: FeCI 3, KSCN, dzeltenais asins sāls K 4, sarkanais asins sāls K 3, amonjaks.

Nodarbību laikā

1. Organizatoriskais moments.

Starp metāliem visspilgtākais
Vissvarīgākais senais elements.
Smagajā rūpniecībā - šef
Ar viņu ir pazīstams skolnieks un students.
Dzimis uguns stihijā
Un viņa sakausējums plūst kā upe.
Nekas nav svarīgāks metalurģijā
Viņš ir vajadzīgs visai valstij.

Par kādu metālu mēs runājam?

(Tas ir dzelzs.)

Skolotājs:Šodien nodarbībā turpināsim pētīt 8. grupas metālu, Fe sānu apakšgrupu, un aplūkosim tā savienojumus. Un šim nolūkam mums ir jāatkārto informācija par aparatūru, kuru iegādājāties pēdējā nodarbībā.

2. Zināšanu pārbaude (individuāla aptauja).

Mērķis: pētāmā materiāla atkārtošana, kas nepieciešama "jaunu zināšanu" atklāšanai un grūtību identificēšanai studentu darbā.

1. students. Uzrakstiet uz tāfeles dzelzs atoma uzbūves shēmu, elektroniskās un grafiskās formulas. Kādi ir dzelzs oksidācijas stāvokļi? Oksidētājs vai reducētājs?

(Veiciet saskaņā ar instrukcijām pa pāriem.)

Dzelzs hidroksīdus var iegūt laboratorijā, mijiedarbojoties dzelzs sāļiem ar sārmiem.

a) Ielejiet mēģenē 1 ml dzelzs(II) hlorīda šķīduma. Pa pilienam pievienojiet nātrija hidroksīda šķīdumu, līdz parādās acīmredzamas ķīmiskas reakcijas pazīmes. Ievērojiet izveidoto nogulšņu krāsu. Uzrakstiet reakciju vienādojumus.

b) Dzelzs (III) hlorīdam pa pilienam pievieno nātrija hidroksīda šķīdumu, līdz parādās acīmredzamas ķīmiskas reakcijas pazīmes. Ievērojiet izveidoto nogulšņu krāsu.

Ko tu skaties? Uzrakstiet reakciju vienādojumus.

6. slaids — reakcijas vienādojums (pašpārbaude)

Secinājums: Šis ir viens no veidiem, kā atpazīt dzelzs savienojumus ar dažādiem oksidācijas pakāpēm, kvalitatīvas reakcijas uz Fe 2+ Fe 3+ joniem.

Fe (OH) 2 oksidējas gaisā: vispirms tas kļūst zaļš, tad kļūst brūns.

(Sagriezta ābola un mēģeņu demonstrēšana ar Fe (OH) 2, uz kura sienām var redzēt, kā nogulsnes kļūst brūnas.)

4Fe(OH)2 + 2H2O + O 2 = 4Fe(OH)3 ( 8. slaids)

Skolotājs: Ir arī citas kvalitatīvas reakcijas, kas ļauj atpazīt dzelzs sāļus ar dažādiem oksidācijas pakāpēm. Atgādiniet ainu, ko devītklasnieki jums rādīja 7. klasē Skolas dienā.

Iznāk 2 studenti baltos halātos - “ārsts” un viņa “asistents”. Skolotājs viņus iepazīstina ar klasi.

Ārsts: (turot nazi)

Šeit ir vēl viena izklaide:
Kurš dos roku nocirst?

Žēl roku par apgriešanu?

Tad pacients ir nepieciešams ārstēšanai. (Viņi uzaicina studentu no klases pie galda.)

Asistents.

Operēt bez sāpēm
Tiesa, asiņu būs daudz.

Ar katru operāciju
Nepieciešama sterilizācija.

Palīdzi, palīgs, dod jodu

Asistents.

Vienu mirklīti! (Baro “jodu” — FeCI 3 šķīdumu.)

Mēs bagātīgi mitrinām ar jodu,
Lai viss būtu sterils. (Ar FeCI 3 šķīdumā samitrinātu tamponu bagātīgi ieeļļo “pacienta” roku.)
Negriezies, pacietīgais
Dodiet man nazi, palīgs! Skalpelis “dezinficē” ar “spirtu” (KSCN šķīdums).

Ārsts izdara “griezumu” ar nazi, kas iemērc lielā daudzumā KSCN šķīdumā, plūst “asinis”.

Asistents: (nobijies)

Paskaties, asinis plūst tieši strūklā,

Ne ūdens!

Neuztraucieties!

Ar dzīvo ūdeni es nomazgāšu savu roku

Un no brūces - ne pēdas! (Nomazgā “asinis” ar amonjaka šķīdumā samitrinātu vates tamponu.)

Atcerieties, puiši, 7. klasē mēs jums teicām:

"Mēs vēl nevaram izskaidrot šo pieredzi.
Pāriesim uz devīto klasi - mēs atradīsim izskaidrojumu ”

Protams, šīs asinis nav īstas un brūce arī ir, bet palīdz noteikt Fe 3+ jonus šķīdumā. "Jods" - mūsu gadījumā - ir FeCI 3 šķīdums, un alkohols ir kālija tiocianāts KSCN. Un reakcija starp tām ir vēl viena kvalitatīva reakcija uz Fe 3+ joniem.

Papildus iepriekšminētajām reakcijām Fe 2+ un Fe 3+ jonus var noteikt arī, izmantojot citus reaģentus - dzelteno asins sāli K 4 un sarkano asins sāli K 3. Kvalitatīvas reakcijas uz dzelzs joniem jūs tagad veiksit pats laboratorijas darbu procesā.

Kvalitatīva reakcija uz Fe 3+ jonu

1. Reaģents - kālija tiocianāts KSCN.

Pievienojiet vienu pilienu kālija tiocianāta (KSCN) šķīduma dzelzs (III) hlorīda šķīdumam. Sajauciet mēģenes saturu un pārbaudiet gaismā. Ievērojiet krāsu.

Rezultāts ietekme- intensīvi sarkana krāsa

FeCl 3 + 3KSCN \u003d Fe (SCN) 3 + 3KCl.

2. Reaģents - dzeltenais asins sāls K 4

d) Dzelzs(III) hlorīda šķīdumam pievieno 1–2 pilienus kālija heksacianoferāta(II) K 4 šķīduma (dzeltenais asins sāls), 2. mēģenē pievieno 1–2 pilienus. Sajauciet mēģenes saturu, atzīmējiet krāsu.

Ekspozīcijas rezultāts ir zilas Prūsijas zilās nogulsnes.

K 4 + FeCI 3 \u003d 3KCI + KFe

Laboratorijas pieredze 3.

Kvalitatīva reakcija uz Fe 2+ jonu.

Reaģents - sarkanais asins sāls K 3 .

Mēģenē ielej 1 ml dzelzs(II) hlorīda šķīduma. Pilienu pa pilienam pievieno nogulšņu šķīdumu. kālija heksacianoferāts(III) K 3 (sarkanais asins sāls). Ievērojiet nogulšņu krāsu.

Ekspozīcijas rezultāts ir zilas nogulsnes (turnbull blue)

FeCI 2 + K 3 = 2КCI + KFe↓

1. Fe 2+ jonu reaģenti ir sārmi un sarkanās asins sāls K3.
2. Fe 3+ jonu reaģenti ir sārmi, kālija tiocianāts un dzeltenais asins sāls K 4 .

Studenti piezīmju grāmatiņās pieraksta kvalitatīvo reakciju vienādojumus un secinājumus. (9. slaids)

6. Primārā zināšanu nostiprināšana.

(Strādājiet ķēdē.) ( 5.-9. slaids)

1. Uzskaitiet savienojumus, ko veido dzelzs ar oksidācijas pakāpi +2.
2. Kāda ir dzelzs (II) oksīda un hidroksīda būtība?
3. Uzskaitiet dzelzs savienojumu formulas ar oksidācijas pakāpi +3.
4. Kāda ir dzelzs (III) oksīda un hidroksīda būtība?
5. Kā var iegūt dzelzs hidroksīdus?
6. Pēc kādām pazīmēm var atpazīt dzelzs(II) hidroksīda un dzelzs(III) hidroksīda nogulsnes?
7. Ar kādām kvalitatīvām reakcijām var atšķirt dzelzs(II) sāļus un dzelzs(III) sāļus?

7. Dzelzs(II) un dzelzs(III) savienojumu ģenētiskā sērija.

(Ķēžu uzbūve no iepriekšminētajām formulām.) (14. slaids)

FeCI2	Fe	FeCI3
Fe(OH)2	Fe3O4	Fe(OH)3
FeO	FeSO4	Fe2O3

No iepriekšminētajām formulām sastādiet ģenētisko sēriju shēmas:

1. variants. No dzelzs(II) oksīda uz dzelzi.

2. iespēja. No dzelzs līdz dzelzs (III) oksīdam.

Uzrakstiet atbilstošo reakciju vienādojumus.

Skolēnu atbildes tiek pārbaudītas slaidā.

9. Zināšanu veidošana par dzelzs savienojumiem, kuriem ir vislielākā praktiskā nozīme.

(Patstāvīgs darbs ar mācību grāmatu un derīgo izrakteņu paraugiem.)

Uzdevumi patstāvīgam darbam

1. Apsveriet jums dotos minerālu paraugus, atzīmējiet to agregācijas stāvokli, krāsu.
2. Izrakstiet piezīmju grāmatiņā formulas, šo savienojumu nosaukumus, to praktisko nozīmi.

Vielas formula	Vielas nosaukums		Praktiskā vērtība
	Sistemātisks	tehnisks
FeSO 4 7H 2 O	dzelzs(II) sulfāta kristāliskais hidrāts	tintes akmens	Augu kaitēkļu apkarošanai, minerālkrāsu pagatavošanai, kokapstrādei
FeCI3	dzelzs (III) hlorīds		Ūdens attīrīšanā, kā kodinātājs audumu krāsošanā
Fe2(SO4)39H2O	dzelzs(III) sulfāta kristāliskais hidrāts		Ūdens attīrīšanā, kā šķīdinātājs hidrometalurģijā un citiem mērķiem

10. Primārais stiprinājums.

Mērķis: fiksēt studējamo saturu.

Puiši, atkārtosim to, ko šodien uzzinājām.

Izglītības pasākumu organizēšanas formas un metodes (“ķēdē” skolēni atkārto visus šīs nodarbības jautājumus, izmantojot skolotāju prezentācijas slaidus)

Iespējamo grūtību identificēšana un to novēršanas veidi.

12. Rezumējot. Novērtēšana.

D/Z. 44.–45. §, 135. lpp. ex. 6 rakstiski, piem. 11a); b) vēlas saņemt novērtējumu.

13. Mācību aktivitāšu atspoguļošana klasē. (15. slaids)

1. Ierakstiet klasē iegūtās jaunās zināšanas.
2. Novērtējiet savu sniegumu klasē.
3. Novērtējiet klases mācību aktivitātes.
4. Novērsiet neatrisinātās grūtības kā norādījumus turpmākajām mācību aktivitātēm.
5. Pārrunājiet un pierakstiet mājasdarbus. (16. slaids)

Literatūra:

1. Venetskis S.I. Metālu pasaulē. M., 1988. gads.
2. Gabrieljans O.S.Ķīmija 9. klase, Maskava: Bustard, 2010 Ķīmija - 9 lpp. 76–82.
3. Denisova V. G.Ķīmija. 9. klase: stundu plāni saskaņā ar O. S. Gabrieljana mācību grāmatu - Volgograda: skolotājs, 2009.
4. Lasāmgrāmata par neorganisko ķīmiju. Ed. V. A. Kritsmanis. M., 1979. gads.
5. Mezins N. A. Uzmanīgi par dzelzi. M., Metalurģija, 1977.
6. Pužinina M.A. Izklaidējoša stunda “Brīnumi pašu rokām” Ķīmija skolā. 1991. Nr.5. S. 66.–67.

Elementu ķīmija

VIIIB apakšgrupas D elementi (dzelzs saime)

Fe, Co, Ni

VIIIb grupas (dzelzs saimes) d-elementu raksturojums

Elementu specifikācijas	26 Fe	27Co	28 Ni
Atomu masa	55,847	58,933	58,710
Valences elektroni	3d 6 4s 2	3d 7 4s 2	3d 8 4s 2
Metāla atomu rādiuss, pm
Nosacītā jonu rādiuss, pm
E 3+
E 2+
Jonizācijas enerģija
E 0 → E + , eV	7,87	7,86	7,63
E + → E 2+ , eV	16,1	17,3	18,15
E 2+ → E 3+ , eV	30,6	33,5	35,16
Relatīvā elektronegativitāte	1,8	1,9	1,9

Visi dzelzs saimes d-elementi ir metāli, kuriem galvenokārt ir pozitīvi mainīgi oksidācijas stāvokļi; ir ievērojama cietība, izturība, augsta kušanas un viršanas temperatūra, augsta siltuma un elektriskā vadītspēja. Visi no tiem veido sakausējumus savā starpā un ar citiem metāliem. Tiem ir raksturīga sarežģītu savienojumu veidošanās.

Raksturīgās īpašības un svarīgi savienojumi

Dzelzs saimes elementu ķīmiskā aktivitāte ir ievērojami zemāka nekā 4-7 grupas d-elementiem. Tas ir saistīts ar elektronu skaita pieaugumu d apakšlīmenī. Tā paša iemesla dēļ dzelzs ir visaktīvākais metāls Fe-Co-Ni sērijā. Maksimālais oksidācijas stāvoklis, kas vienāds ar grupas numuru, tiem nav raksturīgs.

No dzelzs līdz niķelim zemais oksidācijas līmenis +2 kļūst par visstabilāko. Tas ir tāpēc, ka šo elementu atomos d-apakšlīmenī palielinās pārī savienoto elektronu skaits un vienlaikus samazinās atoma rādiuss. Līdz ar to palielinās elektronu saišu stiprums un nepieciešamība tērēt papildu enerģiju; par to tvaicēšanu.

Visi trīs metāli pēc ķīmiskajām īpašībām ir līdzīgi.

Tie reaģē ar ūdeni augstā temperatūrā, sadalot to:

3 Fe + 4 H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4 H 2.

Atbrīvotais ūdeņradis daļēji izšķīst dzelzē, padarot to trauslu. Lielāko daļu ūdeņraža absorbē niķelis. Tas ir pamats niķeļa kā katalizatora izmantošanai hidrogenācijā.

Virknē spriegumu dzelzs, kobalts, niķelis atrodas pirms ūdeņraža, tāpēc tie izspiež ūdeņradi no skābēm, kurām ir oksidējošas īpašības ūdeņraža jonu dēļ:

E ° + 2 H + → E 2+ + H 2

Atšķaidīta un koncentrēta slāpekļskābe un koncentrēta sērskābe uz metāliem iedarbojas atšķirīgi.

Ja normālos apstākļos nav mitruma, Fe, Co un Ni nereaģē ar skābekli, sēru, hloru, bromu, oglekli, silīciju, fosforu un citiem nemetāliem. Sildot smalki sadalītā stāvoklī, mijiedarbība notiek intensīvāk.

Karsējot, smalki sadalīts Fe, Co un Ni oglekļa monoksīda (II) CO atmosfērā veido karbonilus ar sastāvu Fe (CO) 5, [Co (CO) 4 ] 2 un Ni (CO) 4 donora-akceptora dēļ. mijiedarbība, kur oksidācijas pakāpes metālu formāli var uzskatīt par nulli.

Dzelzs, kobalts un niķelis +2 stāvoklī veido oksīdus ar vispārīgo formulu EO. Visi no tiem nešķīst ūdenī un sārmos, bet šķīst skābēs. Sildot, tos var reducēt ar ūdeņradi par metāliem^

MeO + H2 \u003d Me + H2O.

EO oksīdi atbilst hidroksīdiem ar vispārīgo formulu E(OH) 2, kas iegūti apmaiņas reakcijās^

CoCl 2 + 2 NaOH \u003d Co (OH) 2 ¯ + 2 NaCl.

Hidroksīdi nešķīst ūdenī un sārmos, bet šķīst skābēs, t.i. uzrāda pamata īpašības.

Spēcīgo skābju sāļi, ko veido E 2+ katjoni, gandrīz visi labi šķīst ūdenī. Hidrolīzes dēļ to šķīdumos ir skāba vide:

2NiSO 4 + 2H 2 O ↔ (NiOH) 2 SO 4 + 2H 2 SO 4,

Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H +.

Dzelzs saimes metāli E 2 + stāvoklī veido kompleksus savienojumus ar koordinācijas numuriem: Fe-6 un ļoti reti 4, Co vienādi 6 un 4; Ni – 4.

Dzelzs saimes metāli +3 stāvoklī atbilst oksīdiem ar vispārējo formulu E 2 O 3 un hidroksīdiem E (OH) 3. Hidroksīdu stabilitāte Fe-Co-Ni sērijā samazinās un oksidatīvā aktivitāte palielinās:

4 Co (OH) 3 + 4 H 2 SO 4 \u003d 4 CoSO 4 + O 2 + 10 H 2 O.

Niķeļa (III) hidroksīds pēc īpašībām ir līdzīgs kobalta (III) hidroksīdam, taču tam ir vēl izteiktākas oksidējošās īpašības.

Tādējādi, atkarībā no oksidācijas pakāpes, dzelzs, kobalta un niķeļa oksīdu un hidroksīdu ķīmiskās īpašības ir atšķirīgas (4.4. tabula).

Dzelzs un tā savienojumi

Dzelzs pastāv četrās modifikācijās: α-, β-, γ- un δ-Fe. Līdz 770 °C temperatūrai dzelzs α-modifikācija ir stabila.

Dzelzs smalka pulvera veidā ir pirofors (gaisā pats aizdegas).Augstajā temperatūrā dzelzs mijiedarbojas ar slāpekli, veidojot nitrīdus (Fe 4 N un Fe 2 N), ar fosforu - fosfīdus (Fe 3 P un Fe 2). P). ar oglekli - karbīdu (Fe 3 C - cementīts), ar hloru - halogenīdiem (FeCl 2 un FeCl 3), ar skābekli - oksīdiem (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO 3 - nestabils oksīds).

Dzelzs oksīdu formulas ir ļoti patvaļīgas, jo tām parasti ir nestehiometrisks sastāvs. Tādējādi FeO (wüstite) sastāvu var precīzāk izteikt ar formulu Fe 0,95 O standarta apstākļos

FeS tipa sulfīdu iegūst, amonija sulfīdam iedarbojoties uz šķīstošiem dzelzs (II) sāļiem vai sausā veidā - dzelzs mijiedarbībā ar sēru. Dzelzs (II) sulfīdu izmanto sērūdeņraža ražošanai:

4 FeS + O 2 + 10 H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3 + 4 H 2 S

Dzelzs (II) sulfīds šķīst skābēs, bet nešķīst ūdenī.Papildus FeS ir sulfīdi FeS 2 un Fe 2 S 3.

Savienojums ar halogēniem notiek tieši vai apmaiņas reakcijās:

2 Fe + 3 Cl \u003d 2 FeCl 3 (dzelzs sadedzina hlorā),

Fe 2 O 3 + 6 HC1 = 2 FeCl 3 + 3 H 2 O,

FeO + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2 O.

Dzelzs (II) hlorīdam ir spēcīgas reducējošās īpašības, kas oksidējas līdz dzelzs (III):

2 FeCl 2 + Cl 2 \u003d 2 FeCl 3.

Šķīdumos dzelzs (II) un (III) hlorīdi tiek hidrolizēti, radot pH< 7.

Mijiedarbojoties ar oksidējošām skābēm ūdeņraža jona ietekmē, H + dzelzs oksidējas līdz Fe 2+.

Fe + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2

Šajā gadījumā dzelzs izšķīst jebkuras koncentrācijas sālsskābē. Reakcija notiek līdzīgi atšķaidītā sērskābē. Koncentrētos sērskābes šķīdumos dzelzs tiek oksidēts līdz dzelzs +3.

2 Fe + 6 H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2 + 6 H 2 O.

Tomēr sērskābē, kuras masas daļa ir tuvu 100%. dzelzs kļūst pasīva un mijiedarbība praktiski nenotiek.

Kad dzelzs reaģē ar slāpekļskābi, tiek iegūti dažādi reakcijas produkti. Tas ir atkarīgs no skābes temperatūras un koncentrācijas. Mēreni koncentrētos slāpekļskābes šķīdumos dzelzs izšķīst saskaņā ar vienādojumu:

Fe + 6 HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 2 + 3 NO 2 + 3 H 2 O,

Augstās slāpekļskābes koncentrācijās (p = 1,41 g/ml) šķīšana palēninās, un dzelzs kļūst "pasīvs", t.i. pārklāts ar aizsargājošu zemas šķīdības plēvi.

Atšķaidītā slāpekļskābē aukstumā dzelzs šķīdināšanas process notiek šādi:

8 Fe + 20 HNO 3 \u003d 8 Fe (NO 3) 2 + 2 NH 4 NO 3 + 6 H 2 O,

un normālos apstākļos:

Fe + 4 HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2 H 2 O.

Mitrā gaisā dzelzs ļoti ātri oksidējas, pārklājoties ar rūsu - brūnu pārklājumu, kas tā irdenuma dēļ nepasargā dzelzi no turpmākas iznīcināšanas. Ūdenī normālos apstākļos arī dzelzs intensīvi korodē. Atkarībā no skābekļa satura tajā dzelzs oksidēšanās produkti ir dažādi: ar bagātīgu skābekļa saturu veidojas dzelzs oksīda (III) Fe 2 O 3 ∙nH 2 O hidratētas formas; ar skābekļa trūkumu veidojas jaukts oksīds Fe 3 O 4 (Fe 2 O 3 ∙ FeO).

4 Fe + 2 H 2 O + 3 O 2 \u003d 2 (Fe 2 O 3 ∙ H 2 O).

Dzelzs oksīds (II) atbilst Fe (OH) 2 hidroksīdam - nešķīstošai bāzei, ko iegūst, iedarbojoties ar sārmu uz šķīstošo dzelzs (II) sāli:

FeSO 4 + 2 NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

Dzelzs hidroksīdu (II) atmosfēras skābeklis viegli oksidē līdz Fe (OH) 3:

4 Fe (OH) 2 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3.

Dzelzs hidroksīds (II) ir stiprāka bāze nekā Fe(OH) 3 . Tāpēc dzelzs (II) sāļi tiek hidrolizēti mazākā mērā nekā dzelzs (III) sāļi. Hidrolīzes rezultātā veidojas bāzes sāļi:

2 FeSO 4 + 2H 2 O ↔ (FeOH) 2 SO 4 + 2 H 2 SO 4, Kg 1 \u003d 10 -16 / 1,3 ∙ 10 -4 \u003d 0,77 ∙ 10 -12;

FeCl 3 + 2 H 2 O ↔ FeOHCl 2 + HCl, Kg 1 \u003d 10 -16 / 3 10 -12 \u003d 0,33 10 -4.

Kalcinējot, dzelzs (III) hidroksīds pārvēršas dzelzs (II) oksīdā.

Sakausējot Fe 2 O 3 ar soda vai nātrija hidroksīdu, veidojas nātrija ferīts - dzelzs skābes HFeO 2 sāls, kas nav iegūts brīvā stāvoklī.

Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O.

Karsējot dzelzs oksīdu (III) ar nitrātu un kālija hidroksīdu, veidojas sakausējums, kas satur kālija ferātu K 2 FeO 4 - dzelzs skābes H 2 FeO 4 sāli, kas arī netiek iegūts brīvā stāvoklī:

Fe 2 O 3 + 4 KOH + 3 KNO 3 \u003d 2 K 2 FeO 4 + 3 KNO 2 + 2 H 2 O.

Sārmu metālu karbonāti tiek izgulsnēti no dzelzs (II) sāļu baltā dzelzs karbonāta (II) FeCO 3 šķīduma. Oglekļa monoksīdu (IV) saturoša ūdens iedarbībā nešķīstošs dzelzs karbonāts, tāpat kā kalcija un magnija karbonāti, pāriet šķīstošā sālī - dzelzs (II) bikarbonātā, kas atrodas dabiskajos ūdeņos.

Dzelzs (II) sāļi ir reducētāji, un, oksidētājiem iedarbojoties uz tiem, tie pārvēršas dzelzs (III) sāļos:

6 FeSO 4 + K 2 Cr 2 O 7 + 7 H 2 SO 4 \u003d 3 Fe 2 (SO 4) 3 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O.

Dzelzs sulfāti (II) un (III) labi šķīst ūdenī. Dzelzs sulfāts (II) FeSO 4 ∙ 7H 2 O (dzelzs sulfāts) gaisā pakāpeniski noārdās un vienlaikus oksidējas no virsmas, pārvēršoties par galveno dzelzs (III) sāli:

4 FeSO 4 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 FeOHSO 4.

Karsējot dzelzs sulfātu, izdalās ūdens un iegūst bezūdens baltu dzelzs (II) sulfāta masu. Temperatūrā virs 480 ° C notiek sadalīšanās process:

2 FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3.

Dzelzs sulfāts (III) Fe 2 (SO 4) 3 veido kristālisku Fe 2 (SO 4) 3 ∙ 9H 2 O.

Dzelzs (II) un dzelzs (III) veido lielu skaitu kompleksu savienojumu. Tātad ar CN joniem - (cianīda joniem) dzelzs (II) veido kompleksu savienojumu K 4 - kālija heksacianoferāts (II) (dzeltenais asins sāls), un dzelzs (III) - K 3 - kālija heksacianoferāts (III) (sarkanais asins sāls).

Dzeltenais asins sāls kalpo kā jutīgs reaģents dzelzs (III) joniem, veidojot ūdenī nešķīstošu sāli - Prūsijas zilu ar raksturīgu zilu krāsu:

Fe 3+ + 4+ \u003d Fe 4 3.

Ja jūs iedarbojat ar sarkano asins sāli uz šķīdumu, kas satur dzelzs (II) jonus, veidojas zilas nogulsnes, ko sauc par zilo:

Fe 2+ + 3+ \u003d Fe 3 2.

Šīs reakcijas izmanto, lai kvalitatīvi noteiktu dzelzs (II) un (III) jonu klātbūtni šķīdumā.

Kvalitatīva dzelzs (III) reakcija var būt reakcija:

Fe 3+ + 3 CNS - \u003d Fe (CNS) 3.

Bezkrāsaini joni – CNS tiocianāti – savienojas ar dzelzs (III) joniem un veido asinssarkanu, vāji disociētu dzelzs (III) tiocianātu Fe(CNS) 3 .

TRANSFORMĀCIJAS ĶĒDES (praktiskā daļa)

Fe FeО Fe 2 O 3 FeCl 3 Fe (OH) 3 FeOHSO 4

FeOHSO 4 Fe 2 (SO 4) 3 Fe 4 3

FeO FeCl 2 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 KFeO 2

Izpēti dzelzs ķīmisko pārvērtību ķēdi!

Sarežģītība:

Bīstamība:

Veiciet šo eksperimentu mājās

Reaģenti

Drošība

• Pirms eksperimenta uzsākšanas uzvelciet aizsargcimdus un aizsargbrilles.
• Veiciet eksperimentu uz paplātes.

Vispārīgi drošības noteikumi

• Izvairieties no ķīmisko vielu nokļūšanas acīs vai mutē.
• Eksperimenta vietā neielaist cilvēkus bez aizsargbrillēm, kā arī mazus bērnus un dzīvniekus.
• Glabājiet eksperimentālo komplektu bērniem līdz 12 gadu vecumam nepieejamā vietā.
• Pēc lietošanas nomazgājiet vai notīriet visu aprīkojumu un piederumus.
• Pārliecinieties, vai visi reaģenta konteineri ir cieši noslēgti un pareizi uzglabāti pēc lietošanas.
• Pārliecinieties, vai visi vienreizējās lietošanas konteineri ir pareizi izmesti.
• Izmantojiet tikai komplektā iekļautās vai pašreizējās instrukcijās ieteiktās iekārtas un reaģentus.
• Ja esat izmantojis pārtikas trauku vai eksperimentēšanas piederumus, nekavējoties izmetiet tos. Tie vairs nav piemēroti pārtikas uzglabāšanai.

Pirmās palīdzības informācija

• Ja reaģenti nonāk saskarē ar acīm, rūpīgi izskalojiet acis ar ūdeni, vajadzības gadījumā turot acis vaļā. Nekavējoties meklēt medicīnisko palīdzību.
• Ja norīts, izskalojiet muti ar ūdeni, uzdzeriet nedaudz tīra ūdens. Neizraisiet vemšanu. Nekavējoties meklēt medicīnisko palīdzību.
• Reaģentu ieelpošanas gadījumā cietušo izvest svaigā gaisā.
• Saskares ar ādu vai apdegumu gadījumā skalot skarto zonu ar lielu daudzumu ūdens 10 minūtes vai ilgāk.
• Ja rodas šaubas, nekavējoties konsultējieties ar ārstu. Paņemiet līdzi ķīmisko reaģentu un trauku no tā.
• Traumas gadījumā vienmēr konsultējieties ar ārstu.

• Nepareiza ķīmisko vielu lietošana var izraisīt traumas un kaitēt veselībai. Veiciet tikai instrukcijās norādītos eksperimentus.
• Šis eksperimentu komplekts ir paredzēts tikai bērniem no 12 gadu vecuma.
• Bērnu spējas būtiski atšķiras pat vecuma grupā. Tāpēc vecākiem, kas veic eksperimentus ar saviem bērniem, vajadzētu pēc saviem ieskatiem izlemt, kuri eksperimenti ir piemēroti viņu bērniem un būs viņiem droši.
• Pirms eksperimentēšanas vecākiem ar bērnu vai bērniem jāapspriež drošības noteikumi. Īpaša uzmanība jāpievērš drošai lietošanai ar skābēm, sārmiem un viegli uzliesmojošiem šķidrumiem.
• Pirms eksperimentu sākšanas attīriet eksperimentu vietu no objektiem, kas var jums traucēt. Jāizvairās no pārtikas produktu uzglabāšanas testa vietas tuvumā. Pārbaudes vietai jābūt labi vēdinātai un tuvu krānam vai citam ūdens avotam. Eksperimentiem ir nepieciešams stabils galds.
• Vielas vienreizējās lietošanas iepakojumā jāizlieto pilnībā vai jāiznīcina pēc viena eksperimenta, t.i. pēc iepakojuma atvēršanas.

Bieži uzdotie jautājumi

Uzliku magnētu uz krūzītes, bet nekas nenotiek! Ko man darīt?

Problēma varētu būt saistīta ar magnētu, ja tas nav pietiekami spēcīgs. Piemēram, daži suvenīru magnēti, kas lieliski pielīp pie ledusskapja, šajā gadījumā var nedarboties. Mēģiniet meklēt jaudīgāku magnētu! Mēs iesakām izmantot neodīma magnētus, tie darbojas vislabāk.

Petri trauciņā kopā ar šķīdumu iebēra arī nedaudz dzelzs. Vai man ir jāsāk pieredze no sākuma?

Ja Petri trauciņā ir ļoti maz dzelzs, tad neuztraucieties un vienkārši turpiniet eksperimentu. Pretējā gadījumā ielejiet visu šķīdumu atpakaļ vārglāzē un izskalojiet Petri trauciņu ar krāna ūdeni. Pēc tam ielejiet šķīdumu atpakaļ Petri trauciņā un turpiniet eksperimentēt!

Šķidrums neizplatījās pa Petri trauciņa virsmu pat pēc ūdens pipetes pievienošanas. Ko man darīt?

Uzmanīgi paņemiet Petri trauciņu rokās un apvelciet to ap galda virsmu. Šādas kustības palīdzēs sadalīt ūdeni Petri trauciņā. Ja nepieciešams, pievienojiet vēl nedaudz ūdens un vēlreiz pagrieziet Petri trauku.

Mums mājās ir ūdeņraža peroksīds H 2 O 2. Vai es varu to izmantot šajā eksperimentā?

Jā, protams, jūs varat izmantot peroksīdu no mājas aptieciņas vai iegādāties aptiekā. Piemērots ir jebkuras koncentrācijas peroksīds no 3 līdz 10 procentiem.

Citi eksperimenti

Soli pa solim instrukcija

Dzelzs reaģē ar citronskābi, veidojot dzelzs(II) citrātu FeC 6 H 6 O 7 .

Nereaģējušo dzelzi var savākt ar magnētu.

Kamēr magnēts satur atlikušo dzelzi, nolejiet bezkrāsaino dzelzs (II) citrāta šķīdumu.

Ūdeņraža peroksīds H 2 O 2 oksidē dzelzi(II) par dzelzi(III), veidojot dzeltenu dzelzs(III) citrāta FeC 6 H 5 O 7 šķīdumu.

Kālija heksacianoferāts (II) (vai, kā šo vielu sauc arī, dzeltenais asins sāls) K 4 reaģē ar dzelzs (III) joniem, veidojot nešķīstošu pigmentu - Prūsijas zilo.

Lai atkārtotu eksperimentu, izmazgājiet Petri trauku.

Atbrīvošanās

Izmetiet eksperimenta cietos atkritumus kopā ar sadzīves atkritumiem. Izlejiet šķīdumus izlietnē, noskalojiet ar lieko ūdeni.

Kas notika

Kas notiek, kad dzelzs pulverim pievienojam citronskābi?

Šajā brīdī mēģenē sākas gara reakciju ķēde. Tas sākas ar citronskābes ūdens šķīduma mijiedarbību ar metālisko dzelzi Fe. Būdams tipisks metāls, dzelzs viegli nodod elektronus, tas ir, tas “oksidējas”. Šajā gadījumā tiek atjaunoti citronskābes H + protoni, un tiek atbrīvots ūdeņradis H 2 - gāzes burbuļi, ko novērojām eksperimentā. Šo procesu var ilustrēt ar šādu elektroķīmisko reakciju:

2H++2e → H2

Atdevusi savus elektronus ūdeņraža joniem, metāliskais dzelzs pārvēršas par Fe 2+ joniem. Bet kāda reakcija notiek ar dzelzi:

Fe – 2e → Fe 2+

Uzrakstīsim visu vienādojumu:

Fe + C 6 H 8 O 7 → FeC 6 H 6 O 7 + H 2

Šādas reakcijas sauc par redoksreakcijām: tajās oksidētājs vienmēr ņem elektronus, bet reducētājs tos atdala.

Kas notiek, kad tases dibenā ienesam magnētu?

Dzelzs vīles pievelk magnētam, ko turam ārpusē, un pārvēršas par greznām adatām: jo tuvāk centram, jo ​​asākas un garākas tās ir. Šis izkārtojums nav nejaušs, zāģskaidas atrodas ap magnētu pa noteiktām līnijām.

Magnetizācija notiek dzelzs atomu īpašās struktūras dēļ.

Lai uzzinātu vairāk

Tikai dažas vienkāršas vielas to struktūras dēļ var būt pastāvīgie magnēti - tie ir dzelzs, niķelis un kobalts. To atomos ir lādētas daļiņas - elektroni. Tie griežas ap kodolu vienā virzienā un rada magnētisko lauku. Šādas vielas sauc par feromagnētiem. Katram magnētam ir divi stabi (ziemeļu un dienvidu), tie vienmēr atrodas dažādos galos. Lauka stiprums ir vērsts no ziemeļpola uz dienvidiem. Cilvēka acs nevar noteikt magnētisko lauku, bet mūsu pieredze parāda, kā tas izskatās.

Kāpēc šķīdums mainīja krāsu, pievienojot ūdeņraža peroksīdu un dzelteno asins sāli?

Eksperimenta pēdējā posmā mēs novērojam divas reakcijas vienlaicīgi. Ņemsim tos secībā.

Pirmā ir melnā dzelzs reakcija ar peroksīdu (ūdeņraža peroksīdu H 2 O 2), ko mēs zinām kā vienkāršu un pieejamu dezinfekcijas līdzekli. Fe 2+ joni H 2 O 2 iedarbībā tiek oksidēti līdz Fe 3+ joniem, kas joprojām ir saistīti ar citrāta joniem. Šāds komplekss dod bagātīgu dzeltenu krāsu. Šajā gadījumā ūdeņraža peroksīda molekulas tiek pārveidotas par ūdens molekulām.

Otrais - dzeltenais asins sāls K 4 iedarbojas uz reakcijas maisījumu. Tur, kur trāpa pilieni, šķīdums kļūst spilgti zils - šo skaisto nokrāsu tam piešķir mazākās granulas t.s. prūšu zils. Tas ir ūdenī nešķīstošs pigments ar sarežģītu sastāvu, kura pamatā ir KFe savienojums. Tikpat svarīgs reakcijas dalībnieks ir gaisa skābeklis.

Prūsijas zilās krāsas veidošanos var redzēt pat tad, ja šķīdumā ir ļoti maz dzelzs jonu, tāpēc to izmanto Fe 2+ jonu noteikšanai kvalitatīvā analīzē. Šajā video analizējamā viela ir gandrīz caurspīdīga, taču pietiek pat ar dažiem pilieniem dzeltenā asins sāls šķīduma, lai izveidotu Prūsijas zilo:

Dzelzs: kaluma ķīmija

Vai jūs zināt, kas ir kalums un ko dara kalējs? Kalēju pasaulē ir palicis ļoti, ļoti maz, un tos pārsvarā izmanto tikai rokdarbos. Tātad, kas ir kalums? Šī ir vieta, kur metāls tiek karsēts ar uguni, līdz tas izkūst. Šādā mīkstā stāvoklī to var viegli veidot jebkurā formā. Kalējs ir amatnieks, kas strādā ar šādu metālu. Pirmo reizi kalējs vēsturiskajos ierakstos minēts 1500. gadā pirms mūsu ēras. Kopš tā laika šajā gadījumā tiešām maz ir mainījies. Lai ar āmuru mainītu dzelzs formu, metāls vispirms bija stipri jāuzsilda. Tā kā dzelzs ļoti ātri atdziest, kalējam bija jāstrādā zibens ātrumā. Kalvēs par degvielu izmantoja ogles. Ar plēšu palīdzību kalējs pielēja kalumam gaisu, lai liesma dega spēcīgāk un karstums bija lielāks. Pēc tam kalējs ielika liesmā dzelzs gabalus, uzsildīja tos līdz vajadzīgajai temperatūrai, izņēma tos un sita ar āmuru un pēc tam atgrieza tos liesmā. Šis darbību cikls tika atkārtots, līdz gludeklis ieguva vēlamo formu.

Lai izgatavotu tēraudu (dzelzi ar zemu oglekļa saturu), kaltu dzelzi ievietoja traukā ar grauzdētiem kauliem un oglēm un pēc tam karsēja līdz aptuveni 950 o C. Tādā veidā metāla virsma tika piesātināta ar oglekli. Pēc tam kalējs tēraudu atlaidināja, lai padarītu to mazāk trauslu. Kalējs liesmā uzsildīja tēraudu vēlreiz, bet daudz lēnāk. Karsējot tēraudu līdz 150 līdz 350 o C temperatūrai, tā krāsa mainījās. Kad šī temperatūras robeža tika pārsniegta, tērauds vispirms kļuva dzeltens, pēc tam brūns, purpursarkans un visbeidzot zils. Kalējiem bija jābūt ārkārtīgi vērīgiem un fiziski spēcīgiem. Mūsdienu tērauda ražošanas process ietver sakausējumu izveidi no tērauda ar dažādiem elementiem, piemēram: hromu, niķeli, varu, mangānu, silīciju, volframu, kobaltu, fosforu, titānu, vanādiju, molibdēnu un alumīniju. Sakausējuma īpašības mainās atkarībā no izvēlētā elementa. Piemēram, ja pievienosiet silīciju un mangānu, palielināsies tērauda elastība un izturība, bet niķeļa dēļ tērauds labāk saglabā elastību zemā temperatūrā.