บ้าน › เด็ก › ห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงของเหล็กในวิชาเคมี เหล็กมหัศจรรย์

ห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงของเหล็กในวิชาเคมี เหล็กมหัศจรรย์

ศึกษาห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของเหล็ก!

ความซับซ้อน:

อันตราย:

ทำการทดลองนี้ที่บ้าน

รีเอเจนต์

ความปลอดภัย

ก่อนเริ่มการทดลอง ให้สวมถุงมือและแว่นตาป้องกัน
ทำการทดลองบนถาด

กฎความปลอดภัยทั่วไป

หลีกเลี่ยงไม่ให้สารเคมีเข้าตาหรือปากของคุณ
ไม่อนุญาตให้ผู้ที่ไม่มีแว่นตา รวมทั้งเด็กเล็กและสัตว์เข้าไปในพื้นที่ทดลอง
เก็บชุดทดลองให้พ้นมือเด็กอายุต่ำกว่า 12 ปี
ล้างหรือทำความสะอาดอุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมทั้งหมดหลังการใช้งาน
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าภาชนะบรรจุสารทำปฏิกิริยาทั้งหมดปิดสนิทและจัดเก็บอย่างเหมาะสมหลังการใช้งาน
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทิ้งภาชนะที่ใช้แล้วทิ้งทั้งหมดอย่างเหมาะสม
ใช้เฉพาะอุปกรณ์และรีเอเจนต์ที่ให้มาในชุดหรือแนะนำในคำแนะนำปัจจุบัน
หากคุณเคยใช้ภาชนะใส่อาหารหรืออุปกรณ์ทดลอง ให้ทิ้งทันที ไม่เหมาะสำหรับเก็บอาหารอีกต่อไป

ข้อมูลการปฐมพยาบาล

หากสารรีเอเจนต์เข้าตา ให้ล้างตาด้วยน้ำสะอาด และเปิดตาไว้ถ้าจำเป็น ไปพบแพทย์ทันที
หากกลืนกิน ให้บ้วนปากด้วยน้ำ ดื่มน้ำสะอาด อย่าทำให้อาเจียน ไปพบแพทย์ทันที
ในกรณีที่สูดดมสารทำปฏิกิริยา ให้นำผู้ป่วยไปในที่ที่มีอากาศบริสุทธิ์
ในกรณีที่ถูกผิวหนังหรือถูกไฟไหม้ ให้ล้างบริเวณที่ได้รับผลกระทบด้วยน้ำปริมาณมากเป็นเวลา 10 นาทีหรือนานกว่านั้น
หากมีข้อสงสัยให้ปรึกษาแพทย์ทันที นำสารเคมีและภาชนะไปกับคุณ
ในกรณีที่ได้รับบาดเจ็บ ควรปรึกษาแพทย์เสมอ

การใช้สารเคมีอย่างไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดการบาดเจ็บและทำลายสุขภาพได้ ดำเนินการทดลองที่ระบุไว้ในคำแนะนำเท่านั้น
ชุดการทดลองนี้จัดทำขึ้นสำหรับเด็กอายุ 12 ปีขึ้นไปเท่านั้น
ความสามารถของเด็กแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญแม้ในกลุ่มอายุ ดังนั้นผู้ปกครองที่ทำการทดลองกับลูกควรตัดสินใจตามดุลยพินิจของตนเองว่าการทดลองใดเหมาะสมกับบุตรหลานของตนและจะปลอดภัยสำหรับพวกเขา
ผู้ปกครองควรปรึกษากฎความปลอดภัยกับเด็กหรือบุตรหลานก่อนทำการทดลอง ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการจัดการกรด ด่าง และของเหลวไวไฟอย่างปลอดภัย
ก่อนเริ่มการทดลอง ให้ล้างสถานที่ทดลองออกจากวัตถุที่อาจรบกวนคุณ ควรหลีกเลี่ยงการจัดเก็บอาหารใกล้บริเวณที่ทำการทดสอบ สถานที่ทดสอบควรมีการระบายอากาศที่ดีและใกล้กับก๊อกน้ำหรือแหล่งน้ำอื่นๆ สำหรับการทดลอง คุณต้องมีตารางที่มั่นคง
สารในบรรจุภัณฑ์แบบใช้แล้วทิ้งควรใช้ให้หมดหรือทิ้งหลังจากการทดลองหนึ่งครั้ง กล่าวคือ หลังจากเปิดแพ็คเกจ

คำถามที่พบบ่อย

ฉันวางแม่เหล็กบนถ้วย แต่ไม่มีอะไรเกิดขึ้น! ฉันควรทำอย่างไรดี?

ปัญหาอาจเกิดจากแม่เหล็กถ้าไม่แรงพอ ตัวอย่างเช่น แม่เหล็กของที่ระลึกบางชนิดที่ติดกับตู้เย็นอย่างสมบูรณ์อาจไม่ทำงานในประสบการณ์นี้ ลองมองหาแม่เหล็กที่ทรงพลังกว่านี้สิ! เราแนะนำให้ใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียม ซึ่งได้ผลดีที่สุด

เหล็กบางส่วนถูกเทลงในจานเพาะเชื้อพร้อมกับสารละลาย ฉันจำเป็นต้องเริ่มต้นประสบการณ์ตั้งแต่ต้นหรือไม่?

หากมีธาตุเหล็กน้อยมากในจานเพาะเชื้อ ไม่ต้องกังวลและทำการทดลองต่อไป มิเช่นนั้น ให้เทสารละลายทั้งหมดกลับเข้าไปในบีกเกอร์แล้วล้างจานเพาะเชื้อด้วยน้ำประปา จากนั้นเทสารละลายกลับเข้าไปในจานเพาะเชื้อและทำการทดลองต่อไป!

ของเหลวไม่กระจายไปทั่วพื้นผิวของจานเพาะเชื้อ แม้จะเติมน้ำด้วยปิเปตแล้วก็ตาม ฉันควรทำอย่างไรดี?

ค่อยๆ นำจานเพาะเชื้อในมือของคุณแล้ววนเป็นวงกลมรอบโต๊ะ การเคลื่อนไหวดังกล่าวจะช่วยให้น้ำกระจายในจานเพาะเชื้อ หากจำเป็น ให้เติมน้ำอีกเล็กน้อยแล้วหมุนจานเพาะเชื้ออีกครั้ง

เรามีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 ที่บ้าน ฉันสามารถใช้ในการทดลองนี้ได้หรือไม่

ได้ แน่นอน คุณสามารถใช้เปอร์ออกไซด์จากตู้ยาที่บ้านหรือซื้อจากร้านขายยาก็ได้ เปอร์ออกไซด์ที่มีความเข้มข้นตั้งแต่ 3 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์มีความเหมาะสม

การทดลองอื่นๆ

คำแนะนำทีละขั้นตอน

เหล็กทำปฏิกิริยากับกรดซิตริกเพื่อสร้างเหล็ก (II) ซิเตรต FeC 6 H 6 O 7

สามารถเก็บเหล็กที่ไม่ทำปฏิกิริยาได้ด้วยแม่เหล็ก

ในขณะที่แม่เหล็กจับเหล็กที่เหลือ ให้เทสารละลายซิเตรตของเหล็กไม่มีสี (II) ออก

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 ออกซิไดซ์เหล็ก(II) เป็นเหล็ก(III) ก่อตัวเป็นสารละลายสีเหลืองของเหล็ก(III) ซิเตรต FeC 6 H 5 O 7

โพแทสเซียมเฮกซาไซยาโนเฟอเรต (II) (หรือตามที่สารนี้เรียกอีกอย่างว่าเกลือเลือดสีเหลือง) K 4 ทำปฏิกิริยากับไอออนของเหล็ก (III) ก่อตัวเป็นเม็ดสีที่ไม่ละลายน้ำ - ปรัสเซียนสีน้ำเงิน

หากต้องการทำการทดลองซ้ำ ให้ล้างจานเพาะเชื้อ

การกำจัด

กำจัดขยะมูลฝอยของการทดลองด้วยขยะในครัวเรือน เทสารละลายลงในอ่างล้างจาน ล้างออกด้วยน้ำส่วนเกิน

เกิดอะไรขึ้น

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเราเติมกรดซิตริกลงในผงเหล็ก?

ณ จุดนี้ ปฏิกิริยาลูกโซ่ยาวเริ่มต้นขึ้นในหลอดทดลอง มันเริ่มต้นด้วยปฏิกิริยาของสารละลายกรดซิตริกกับธาตุเหล็กเฟ เนื่องจากเป็นโลหะทั่วไป เหล็กจึงบริจาคอิเล็กตรอนได้ง่าย กล่าวคือ "ออกซิไดซ์" ในกรณีนี้โปรตอนของกรดซิตริก H + ได้รับการฟื้นฟูและไฮโดรเจน H 2 ถูกปล่อยออกมา - ฟองแก๊สซึ่งเราสังเกตเห็นในการทดลอง กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้โดยปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีต่อไปนี้:

2H + + 2e → H 2

เมื่อให้อิเล็กตรอนกับไฮโดรเจนไอออน เหล็กโลหะจะกลายเป็นไอออน Fe 2+ แต่ปฏิกิริยาอะไรเกิดขึ้นกับธาตุเหล็ก:

เฟ – 2e → เฟ 2+

ลองเขียนสมการทั้งหมด:

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

ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์: ในตัวออกซิไดซ์มักใช้อิเล็กตรอนและตัวรีดิวซ์จะปล่อยออกไป

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเรานำแม่เหล็กไปที่ด้านล่างของถ้วย?

ตะไบเหล็กจะดึงดูดแม่เหล็กที่เราจับไว้ด้านนอก และเปลี่ยนเป็นเข็มแฟนซี ยิ่งเข้าใกล้ศูนย์กลางมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งแหลมและสูงขึ้นเท่านั้น การจัดเรียงนี้ไม่ได้ตั้งใจ ขี้เลื่อยจะตั้งอยู่รอบๆ แม่เหล็กตามเส้นบางเส้น

การสะกดจิตเกิดขึ้นเนื่องจากโครงสร้างพิเศษของอะตอมเหล็ก

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติม

สารง่ายๆ เพียงไม่กี่ชนิดเนื่องจากโครงสร้างของสารเหล่านี้สามารถเป็นแม่เหล็กถาวรได้ ซึ่งได้แก่ เหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์ ในอะตอมของพวกมันมีอนุภาคที่มีประจุ - อิเล็กตรอน พวกมันหมุนรอบนิวเคลียสในทิศทางเดียวกันและสร้างสนามแม่เหล็ก สารดังกล่าวเรียกว่าเฟอร์โรแมกเนติก แม่เหล็กแต่ละอันมีสองขั้ว (เหนือและใต้) ซึ่งมักจะอยู่ที่ปลายต่างกันเสมอ ความแรงของสนามพุ่งจากขั้วโลกเหนือไปทางใต้ ตามนุษย์ไม่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กได้ แต่ประสบการณ์ของเราแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กเป็นอย่างไร

เหตุใดสารละลายจึงเปลี่ยนสีเมื่อเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และเกลือในเลือดสีเหลือง

ในขั้นตอนสุดท้ายของการทดลอง เราสังเกตปฏิกิริยาสองอย่างพร้อมกัน มาเรียงลำดับกันเถอะ

ประการแรกคือปฏิกิริยาของเหล็กเฟอร์รัสกับเปอร์ออกไซด์ (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2) ซึ่งเรารู้ว่าเป็นยาฆ่าเชื้อที่ง่ายและราคาไม่แพง ไอออน Fe 2+ ถูกออกซิไดซ์ภายใต้การกระทำของไอออน H 2 O 2 ถึง Fe 3+ ซึ่งยังคงเกี่ยวข้องกับไอออนซิเตรต คอมเพล็กซ์ดังกล่าวให้สีเหลืองที่เข้มข้น ในกรณีนี้ โมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะถูกแปลงเป็นโมเลกุลของน้ำ

เกลือเลือดสีเหลือง K 4 ตัวที่สองทำหน้าที่เกี่ยวกับส่วนผสมของปฏิกิริยา เมื่อหยดโดนสารละลายจะกลายเป็นสีฟ้าสดใส - เฉดสีที่สวยงามนี้มอบให้โดยเม็ดที่เล็กที่สุดของสิ่งที่เรียกว่า ปรัสเซียนบลู. เป็นเม็ดสีที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนตามสารประกอบ KFe ผู้เข้าร่วมที่สำคัญเท่าเทียมกันในปฏิกิริยาคือออกซิเจนในอากาศ

การก่อตัวของปรัสเซียนสีน้ำเงินสามารถมองเห็นได้แม้ว่าจะมีไอออนของเหล็กน้อยมากในสารละลาย ดังนั้นจึงใช้เพื่อกำหนดไอออน Fe 2+ ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ ในวิดีโอนี้ สารที่วิเคราะห์เกือบจะโปร่งใส แต่แม้หยดเกลือเลือดสีเหลืองเพียงไม่กี่หยดก็เพียงพอที่จะสร้างปรัสเซียนสีน้ำเงิน:

เหล็ก: เคมีหลอม

คุณรู้ไหมว่าโรงตีเหล็กคืออะไรและช่างตีเหล็กทำอะไร? มีช่างตีเหล็กเหลืออยู่น้อยมากในโลก และส่วนใหญ่จะใช้ในงานฝีมือเท่านั้น แล้วโรงหลอมคืออะไร? นี่คือสถานที่ซึ่งโลหะถูกทำให้ร้อนด้วยไฟจนละลาย ในสภาพที่นุ่มนวลเช่นนี้สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงใดก็ได้ ช่างตีเหล็กเป็นช่างฝีมือที่ทำงานกับโลหะดังกล่าว ช่างตีเหล็กได้รับการกล่าวถึงเป็นครั้งแรกในบันทึกทางประวัติศาสตร์ตั้งแต่ 1500 ปีก่อนคริสตกาล ในกรณีนี้มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตั้งแต่นั้นมาจริงๆ เพื่อที่จะเปลี่ยนรูปร่างของเหล็กด้วยค้อน จะต้องให้ความร้อนแก่โลหะก่อน เนื่องจากเหล็กเย็นตัวเร็วมาก ช่างตีเหล็กจึงต้องทำงานด้วยความเร็วราวสายฟ้า ถ่านหินถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงตีเหล็ก ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องสูบลม ช่างตีเหล็กได้เพิ่มอากาศเข้าไปในโรงตีเหล็กเพื่อให้เปลวไฟแรงขึ้นและความร้อนก็เพิ่มขึ้น จากนั้นช่างตีเหล็กจะใส่เศษเหล็กลงในเปลวไฟ ให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสม นำออกมาแล้วทุบด้วยค้อน จากนั้นจึงนำกลับคืนสู่เปลวไฟ วัฏจักรของการกระทำนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกจนกระทั่งเหล็กกลายเป็นรูปร่างที่ต้องการ

ในการทำเหล็ก (เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ) เหล็กดัดถูกวางลงในภาชนะที่ใส่กระดูกและถ่านหินที่คั่วแล้ว จากนั้นให้ความร้อนประมาณ 950 o C ด้วยวิธีนี้ พื้นผิวของโลหะจึงอิ่มตัวด้วยคาร์บอน จากนั้นช่างตีเหล็กก็อบเหล็กกล้าเพื่อให้เหล็กเปราะน้อยลง ช่างตีเหล็กทำให้เหล็กร้อนในเปลวไฟอีกครั้ง แต่ช้ากว่ามาก เมื่อเหล็กถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 150 ถึง 350 o C สีจะเปลี่ยนไป เมื่อเกินขีดจำกัดอุณหภูมินี้ เหล็กจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล สีม่วง และสุดท้ายเป็นสีน้ำเงิน ช่างตีเหล็กต้องเอาใจใส่อย่างมากและแข็งแกร่งทางร่างกาย กระบวนการผลิตเหล็กสมัยใหม่เกี่ยวข้องกับการสร้างโลหะผสมจากเหล็กที่มีองค์ประกอบต่างๆ เช่น โครเมียม นิกเกิล ทองแดง แมงกานีส ซิลิกอน ทังสเตน โคบอลต์ ฟอสฟอรัส ไททาเนียม วานาเดียม โมลิบดีนัม และอลูมิเนียม คุณสมบัติของโลหะผสมเปลี่ยนไปตามองค์ประกอบที่เลือก ตัวอย่างเช่น หากคุณเติมซิลิกอนและแมงกานีส ความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของเหล็กจะเพิ่มขึ้น แต่เนื่องจากนิกเกิล เหล็กจะคงความเหนียวได้ดีกว่าที่อุณหภูมิต่ำ

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

ความสนใจ! การแก้ปัญหาจัดทำโดยคนทั่วไป ดังนั้นอาจมีข้อผิดพลาดหรือความไม่ถูกต้องในการแก้ปัญหา เมื่อใช้วิธีแก้ปัญหา อย่าลืมตรวจสอบอีกครั้ง!

เขียนสมการในรูปแบบไอออนิก: 1) Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2; 2) 2Fe + 3Cl -> 2FeCl3; 3) 3Fe + 4H2O -> Fe3O4 + 4H2

แทนที่จะใช้เครื่องหมายคำถาม ให้เขียนสูตร ปรับปฏิกิริยาให้เท่ากันโดยวางสัมประสิทธิ์ และกำหนดประเภทของพวกมัน: Fe(OH)3 -> Fe2O3 + ?; Zn+? -> Cu + ZnCl2; ? + HCl -> ZnCl2 + ?

ทำตามแผนปฏิกิริยา: 1) FeCl3 + H2S -> FeCl2 + S + ..; 2) H2S + Cl2 + H2O -> H2SO4 + ..; 3) NH3 + O2 -> N2 + ..; 4) เฟ + อัล -> .. + .. .

ใช้ปฏิกิริยาเคมีทำการแปลง: Fe (SO4) -> Fe (OH) 2 -> FeO -> Fe -> FeO -> FeCl2

เติมสมการปฏิกิริยาให้สมบูรณ์ เขียนสมการปฏิกิริยาในรูปไอออนิกโมเลกุลเต็มและตัวย่อ Fe(OH)2 + HCl -> .. .

เขียนสมการปฏิกิริยาที่ยอมให้มีการแปลงต่อไปนี้: FeCl2 FeSO4 -> FeO -> FeSO4

เขียนสมการโมเลกุลของปฏิกิริยาที่สามารถนำมาใช้ในการแปลงสภาพได้: FeCl3 -> X -> Fe(OH)2 -> FeO

ดำเนินการแปลงสภาพ พิสูจน์การปรากฏตัวของไอออนเหล็ก +2 ในเกลือโดยใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ: Fe-> FeCl2-> Fe(OH)2-> Fe(OH)3-> FeCl3

แก้สมการ: 1) Fe(OH)3 + HNO3 -> ..; 2) เกาะ + HPO3 -> ..; 3) Fe(OH)2 (เมื่อทำความร้อน) -> ..; 4) Fe(OH)3 (เมื่อทำความร้อน) -> .. .

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

จัดเรียงสัมประสิทธิ์: H2 + O2 -> N2O5; Cu + S -> Cu2s; เฟ + HCl -> FeCl2 + H2; อัล + O2 -> Al2O3; K + H2O -> K(OH)2 + H2

จัดค่าสัมประสิทธิ์: Al2O3 + HNO3 -> Al(NO3)3 + H2O; เฟ(OH)3 + H2SO4 -> H2O + เฟ(SO4)3

ระดับ: 9

เป้าหมายการศึกษา: เพื่อให้แน่ใจว่าการดูดซึมความรู้เกี่ยวกับสารประกอบที่สำคัญที่สุดของเหล็ก +2 และ +3 ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออนของเหล็ก +2 และ +3 บทบาททางชีวภาพของเหล็ก โดยใช้ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของเหล็ก การสาธิต การทดลองเพื่อความบันเทิง งานห้องปฏิบัติการ ข้อความของนักเรียน แอปพลิเคชันมัลติมีเดีย

ดำเนินการต่อเพื่อสร้างความสามารถในการวาดไดอะแกรมของโครงสร้างของอะตอม, สูตรอิเล็กทรอนิกส์, สูตรกราฟิก; ตามนี้ กำหนดสถานะออกซิเดชัน ตัวออกซิไดซ์ ตัวรีดิวซ์
เพื่อจัดระบบความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ด้วยสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 โดยใช้ตัวอย่างของเหล็กออกไซด์และไฮดรอกไซด์ +2 และ +3
เพื่อสร้างความสามารถในการเปรียบเทียบคุณสมบัติของสารประกอบที่สำคัญที่สุดของธาตุเหล็ก (II) และธาตุเหล็ก (III) เรียนรู้ที่จะกำหนดโดยใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสารประกอบที่มีไอออน Fe 2+, Fe 3+
เพื่อปรับปรุงทักษะของเด็กนักเรียนจากสูตรที่เสนอเพื่อสร้างชุดพันธุกรรมเพื่อดำเนินการเปลี่ยนรูปแบบเพื่อจัดทำสมการของปฏิกิริยาเคมี
เพื่อปรับปรุงทักษะในการทำงานกับรีเอเจนต์เมื่อทำการทดลองเพื่อให้สอดคล้องกับกฎความปลอดภัย
เพื่อเผยให้เห็นถึงความสำคัญของธาตุเหล็กในธรรมชาติและชีวิตมนุษย์

เป้าหมายการพัฒนา:

พัฒนาต่อไป:

ความสามารถทางจิต: ความสามารถในการใช้ความรู้พื้นฐาน, ความสามารถในการเปรียบเทียบ, สรุป, สรุปผล, อธิบายหลักสูตรของการทดลอง;
ทักษะความเป็นอิสระเมื่อทำงานกับหนังสือเรียน แผนที่การเรียนการสอน และสารรีเอเจนต์
ทักษะการวิจัยในการศึกษาคุณสมบัติของสารประกอบเหล็ก (II) และธาตุเหล็ก (III) และการทำปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ
ทักษะการสะท้อนทักษะการสื่อสาร

เป้าหมายการศึกษา:

ศึกษาต่อ:

แรงจูงใจเชิงบวกในการเรียนรู้โดยใช้การมีส่วนร่วมของนักเรียนในการเตรียมการทดลองเพื่อความบันเทิง รายงานเกี่ยวกับบทบาทของเหล็ก งานในห้องปฏิบัติการ การสนับสนุนด้านมัลติมีเดีย
มีความรับผิดชอบในการจัดเตรียมข้อความ ทำการบ้าน
ความนับถือตนเองที่ถูกต้อง

ประเภทบทเรียน: รวม การสื่อสารความรู้ใหม่และการปรับปรุง

ประเภทของบทเรียน: ห้องปฏิบัติการ

อุปกรณ์: ระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev เป็นระยะ, ตารางการละลายของสาร, ตาราง "ชุดพันธุกรรมของสารอนินทรีย์", แผนที่คำแนะนำสำหรับงานในห้องปฏิบัติการ, การทดสอบ, การนำเสนอ "สารประกอบเหล็ก", การรวบรวมแร่ธาตุ: แร่เหล็กสีแดง, เหล็กสีน้ำตาล แร่ แร่เหล็กแม่เหล็ก แร่เหล็กหนาแน่น

รีเอเจนต์:

บนโต๊ะนักเรียน:

สารละลาย: FeCI 2, FeCI 3, KSCN, เกลือเลือดเหลือง K 4, เกลือเลือดแดง K 3, NaOH, เกลือ: FeSO 4 7H 2 O, FeCI 3, Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O

เพื่อประสบการณ์ความบันเทิง: มีดผ่าตัด สำลี แหนบ สารละลาย: สารละลาย FeCI 3: FeCI 3, KSCN, เกลือเลือดเหลือง K 4, เกลือเลือดแดง K 3, แอมโมเนีย

ระหว่างเรียน

1. ช่วงเวลาขององค์กร

ในบรรดาโลหะที่รุ่งโรจน์ที่สุด
องค์ประกอบโบราณที่สำคัญที่สุด
ในอุตสาหกรรมหนัก - หัวหน้า
เด็กนักเรียนและนักเรียนคุ้นเคยกับเขา
เกิดในธาตุไฟ
และโลหะผสมของเขาไหลเหมือนแม่น้ำ
ไม่มีอะไรสำคัญไปกว่าโลหะวิทยา
เขาเป็นที่ต้องการของคนทั้งประเทศ

เรากำลังพูดถึงโลหะอะไร?

(มันคือเหล็ก.)

ครู:วันนี้ในบทเรียนเราจะทำการศึกษาโลหะของกลุ่ม 8 ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยด้านข้างของ Fe และพิจารณาสารประกอบ และสำหรับสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องทำซ้ำข้อมูลเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ที่คุณได้รับในบทเรียนที่แล้ว

2. การทดสอบความรู้ (แบบสำรวจรายบุคคล)

วัตถุประสงค์: การทำซ้ำของเนื้อหาที่ศึกษาซึ่งจำเป็นสำหรับการค้นพบ "ความรู้ใหม่" และการระบุปัญหาในการทำงานของนักเรียน

นักเรียนคนที่ 1 เขียนไดอะแกรมโครงสร้างของอะตอมของเหล็ก สูตรอิเล็กทรอนิกส์ และกราฟิกไว้บนกระดาน สถานะออกซิเดชันของเหล็กคืออะไร? ตัวออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์?

(ดำเนินการตามคำแนะนำเป็นคู่)

เหล็กไฮดรอกไซด์สามารถรับได้ในห้องปฏิบัติการโดยปฏิกิริยาของเกลือของเหล็กกับด่าง

ก) เทสารละลายเหล็ก (II) คลอไรด์ 1 มล. ลงในหลอดทดลอง เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์หยดลงไปจนกว่าจะมีสัญญาณที่ชัดเจนของปฏิกิริยาเคมี สังเกตสีของตะกอนที่เกิดขึ้น เขียนสมการปฏิกิริยา

ข) เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์หยดลงในไอรอน (III) คลอไรด์จนกระทั่งมีปฏิกิริยาทางเคมีปรากฏขึ้น สังเกตสีของตะกอนที่เกิดขึ้น

คุณกำลังดูอะไร? เขียนสมการปฏิกิริยา

สไลด์ 6 - สมการปฏิกิริยา (การทดสอบตัวเอง)

สรุป: นี่เป็นวิธีหนึ่งในการจำแนกสารประกอบเหล็กที่มีสถานะออกซิเดชันต่างกัน ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออน Fe 2+ Fe 3+

Fe (OH) 2 ออกซิไดซ์ในอากาศ: ตอนแรกจะเปลี่ยนเป็นสีเขียว แล้วกลายเป็นสีน้ำตาล

(สาธิตการตัดแอปเปิลและหลอดทดลองด้วย Fe (OH) 2 บนผนังซึ่งคุณสามารถเห็นได้ว่าตะกอนกลายเป็นสีน้ำตาล)

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3 ( สไลด์ 8)

ครู:มีปฏิกิริยาเชิงคุณภาพอื่นๆ ที่ทำให้สามารถระบุเกลือของเหล็กที่มีสถานะออกซิเดชันต่างกันได้ นึกถึงฉากที่นักเรียน ป. 9 ให้คุณดูตอนเกรด 7 ในวันโรงเรียน

นักเรียน 2 คนในชุดขาวออกมา - "หมอ" และ "ผู้ช่วย" ของเขา ครูแนะนำพวกเขาในชั้นเรียน

หมอ: (ถือมีด)

นี่คือความสนุกอีกอย่าง:
ใครจะให้มือตัด?

สงสารมือในการตัด?

จากนั้นผู้ป่วยก็จำเป็นสำหรับการรักษา (พวกเขาเชิญนักเรียนจากชั้นเรียนไปที่โต๊ะ)

ผู้ช่วย.

ผ่าตัดได้ไม่เจ็บ
จริงจะมีเลือดมาก

กับทุกการดำเนินงาน
ต้องการการฆ่าเชื้อ

ตัวช่วย ตัวช่วย ให้ไอโอดีน

ผู้ช่วย.

แป๊บนึง! (ฟีด “ไอโอดีน” - สารละลาย FeCI 3)

ทำให้หล่อเลี้ยงด้วยไอโอดีนอย่างอุดมสมบูรณ์,
เพื่อให้ทุกอย่างปลอดเชื้อ (ด้วยไม้กวาดชุบสารละลาย FeCI 3 หล่อลื่นมือของ "ผู้ป่วย" อย่างล้นเหลือ)
อย่าหันกลับมานะอดทน
ส่งมีดมาให้ฉันผู้ช่วย! มีดผ่าตัด "ฆ่าเชื้อ" ด้วย "แอลกอฮอล์" (สารละลาย KSCN)

แพทย์ทำการ "กรีด" ด้วยมีดที่แช่สารละลาย KSCN จำนวนมาก "เลือด" จะไหล

ผู้ช่วย: (กลัว)

ดูสิ เลือดไหลเป็นหยดเลย

ไม่ใช่น้ำ!

ไม่ต้องกังวล!

ด้วยน้ำดำรงชีวิต ฉันจะล้างมือ

และจากบาดแผล - ไม่ใช่ร่องรอย! (ล้าง"เลือด"ด้วยสำลีชุบสารละลายแอมโมเนีย)

จำไว้ว่าพวกคุณในชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 เราบอกคุณ:

“เรายังไม่สามารถอธิบายประสบการณ์นี้ได้
ไปที่ชั้นประถมศึกษาปีที่เก้า - เราจะพบคำอธิบาย”

แน่นอนว่าเลือดนี้ไม่ใช่ของจริงและบาดแผลก็เช่นกัน แต่ช่วยในการตรวจหาไอออน Fe 3+ ในสารละลาย "ไอโอดีน" - ในกรณีของเรา - เป็นสารละลายของ FeCI 3 และแอลกอฮอล์คือโพแทสเซียมไธโอไซยาเนต KSCN และปฏิกิริยาระหว่างพวกมันก็เป็นอีกปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออน Fe 3+

นอกจากปฏิกิริยาข้างต้นแล้ว ยังสามารถกำหนดไอออน Fe 2+ และ Fe 3+ ได้โดยใช้รีเอเจนต์อื่น - เกลือเลือดเหลือง K 4 และเกลือเลือดแดง K 3 ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออนของเหล็กตอนนี้คุณจะทำด้วยตัวเองในกระบวนการทำงานในห้องปฏิบัติการ

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออน Fe 3+

1. รีเอเจนต์ - โพแทสเซียม ไทโอไซยาเนต KSCN

เติมสารละลายโพแทสเซียม ไทโอไซยาเนต (KSCN) หนึ่งหยดลงในสารละลายเหล็ก (III) คลอไรด์ ผสมเนื้อหาของหลอดและตรวจสอบในแสง สังเกตสี

ผลลัพธ์ ผลกระทบ- สีแดงเข้ม

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

2. รีเอเจนต์ - เกลือเลือดเหลือง K 4

d) เติมโพแทสเซียม hexacyanoferrate(II) K 4 สารละลาย 1-2 หยด (เกลือเลือดเหลือง) ลงในสารละลายของเหล็ก (III) คลอไรด์ ในหลอดทดลองที่ 2 ให้เติม 1-2 หยด ผสมเนื้อหาของหลอด สังเกตสี

ผลของการสัมผัสคือตะกอนสีน้ำเงินของปรัสเซียนสีน้ำเงิน

K 4 + FeCI 3 \u003d 3KCI + KFe

ประสบการณ์ห้องปฏิบัติการ 3

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออน Fe 2+

รีเอเจนต์ - เกลือเลือดแดง K 3 .

เทสารละลายเหล็ก (II) คลอไรด์ 1 มล. ลงในหลอดทดลอง เพิ่มสารละลายตกตะกอนทีละหยดลงไป โพแทสเซียม hexacyanoferrate(III) K 3 (เกลือเลือดแดง). สังเกตสีของตะกอน

ผลของการเปิดรับแสงเป็นตะกอนสีน้ำเงิน (turnbull blue)

FeCI 2 + K 3 = 2KCI + KFe↓

รีเอเจนต์สำหรับไอออน Fe 2+ คือด่างและเกลือในเลือด เค3.
รีเอเจนต์สำหรับไอออน Fe 3+ ได้แก่ ด่าง โพแทสเซียม ไทโอไซยาเนต และเกลือเลือดเหลือง K 4

นักเรียนเขียนสมการปฏิกิริยาเชิงคุณภาพลงในสมุดจดและบทสรุป (สไลด์ 9)

6. การรวมความรู้เบื้องต้น

(ทำงานเป็นลูกโซ่) (สไลด์ 5-9)

ระบุสารประกอบที่เกิดจากเหล็กที่มีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +2
ธาตุเหล็ก (II) ออกไซด์และไฮดรอกไซด์มีลักษณะอย่างไร?
รายการสูตรของสารประกอบเหล็กที่มีสถานะออกซิเดชัน +3
ธาตุเหล็ก (III) ออกไซด์และไฮดรอกไซด์มีลักษณะอย่างไร?
สามารถรับเหล็กไฮดรอกไซด์ได้อย่างไร?
สัญญาณใดที่สามารถตกตะกอนของไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (II) และไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (III) ได้?
ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพใดบ้างที่สามารถใช้แยกแยะเกลือเหล็ก (II) และเกลือเหล็ก (III) ได้

7. ชุดพันธุกรรมของธาตุเหล็ก (II) และธาตุเหล็ก (III)

(การสร้างวงจรจากสูตรข้างต้น) (สไลด์ 14)

FeCI2	เฟ	FeCI3
เฟ(OH)2	Fe 3 O 4	เฟ(OH)3
เฟO	FeSO4	Fe2O3

จากสูตรข้างต้น ให้ร่างโครงร่างของชุดพันธุกรรม:

ตัวเลือกที่ 1 จากเหล็ก (II) ออกไซด์เป็นเหล็ก

ตัวเลือก 2. จากเหล็กเป็นเหล็ก (III) ออกไซด์

เขียนสมการของปฏิกิริยาที่สอดคล้องกัน

คำตอบของนักเรียนจะถูกตรวจสอบบนสไลด์

9. การก่อตัวของความรู้เกี่ยวกับสารประกอบเหล็กซึ่งมีความสำคัญทางปฏิบัติมากที่สุด

(งานอิสระพร้อมตำราและตัวอย่างแร่)

งานสำหรับงานอิสระ

พิจารณาตัวอย่างแร่ธาตุที่มอบให้คุณ สังเกตสถานะการรวมตัว สี
เขียนสูตรในสมุดบันทึก ชื่อของสารประกอบเหล่านี้ ความสำคัญในทางปฏิบัติของพวกมัน

สูตรสาร	ชื่อสาร		คุณค่าทางปฏิบัติ
สูตรสาร	เป็นระบบ	เทคนิค	คุณค่าทางปฏิบัติ
FeSO 4 7H 2 O	ไอรอน (II) ซัลเฟต ผลึก ไฮเดรต	หมึกพิมพ์	สำหรับกำจัดศัตรูพืช การเตรียมสีแร่ การแปรรูปไม้
FeCI3	เหล็ก (III) คลอไรด์		ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เป็นน้ำยาย้อมผ้า
Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O	เหล็ก (III) ซัลเฟต ผลึก ไฮเดรต		ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เป็นตัวทำละลายในไฮโดรโลหะวิทยาและเพื่อวัตถุประสงค์อื่น

10. การยึดหลัก

วัตถุประสงค์: เพื่อแก้ไขเนื้อหาที่ศึกษา

เรามาทำซ้ำสิ่งที่เราเรียนรู้ในวันนี้

รูปแบบและวิธีการจัดกิจกรรมการศึกษา (ใน "ห่วงโซ่" นักเรียนทำซ้ำคำถามทั้งหมดของบทเรียนนี้โดยใช้สไลด์การนำเสนอของครู)

การระบุปัญหาที่เป็นไปได้และวิธีการแก้ไข

12. สรุป. การให้คะแนน

ดี/ซี§ 44 - 45 หน้า 135 เช่น 6 เป็นลายลักษณ์อักษร เช่น 11 ก); b) ต้องการรับการประเมิน

13. ภาพสะท้อนกิจกรรมการเรียนรู้ในห้องเรียน (สไลด์ 15)

บันทึกความรู้ใหม่ที่ได้รับในชั้นเรียน
ประเมินผลการปฏิบัติงานของคุณในชั้นเรียน
ประเมินกิจกรรมการเรียนรู้ของชั้นเรียน
แก้ไขปัญหาที่ยังไม่ได้แก้ไขเป็นแนวทางสำหรับกิจกรรมการเรียนรู้ในอนาคต
พูดคุยและจดการบ้าน (สไลด์ 16)

วรรณกรรม:

Venetsky S.I.ในโลกของโลหะ ม., 1988.
Gabrielyan O.S.เคมีเกรด 9, มอสโก: Bustard, 2010 Chemistry - 9 p. 76–82.
เดนิโซวา วี.จี.เคมี. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9: แผนการสอนตามตำราเรียนโดย O. S. Gabrielyan - Volgograd: Teacher, 2009
อ่านหนังสือเกี่ยวกับเคมีอนินทรีย์ เอ็ด. วี.เอ.กฤษณ์แมน.ม., 1979.
เมซิน เอ็น.เอ.อย่างระมัดระวังเกี่ยวกับเหล็ก ม., โลหะวิทยา, 1977.
Puzynina M. A.ชั่วโมงแห่งความบันเทิง "ปาฏิหาริย์ด้วยมือของคุณเอง" เคมีที่โรงเรียน 2534 ลำดับที่ 5 ส. 66–67

เคมีขององค์ประกอบ

องค์ประกอบ D ของกลุ่มย่อย VIIIB (ตระกูลเหล็ก)

Fe, Co, Ni

ลักษณะขององค์ประกอบ d ของกลุ่ม VIIIb (ตระกูลเหล็ก)

ข้อมูลจำเพาะขององค์ประกอบ	26 เฟ	27Co	28 นี
มวลอะตอม	55,847	58,933	58,710
วาเลนซ์อิเล็กตรอน	3d 6 4s 2	3d 7 4s 2	3d 8 4s 2
รัศมีอะตอมของโลหะ pm
รัศมีไอออนแบบมีเงื่อนไข pm
อี 3+
อี 2+
พลังงานไอออไนซ์
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
อิเล็กโตรเนกาติวีตี้สัมพัทธ์	1,8	1,9	1,9

องค์ประกอบ d ทั้งหมดของตระกูลเหล็กเป็นโลหะที่แสดงสถานะออกซิเดชันที่แปรผันได้เป็นส่วนใหญ่ มีความแข็ง ความแข็งแรง จุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ทั้งหมดสร้างโลหะผสมเข้าด้วยกันและกับโลหะอื่นๆ มีลักษณะเฉพาะจากการก่อตัวของสารประกอบเชิงซ้อน

สมบัติลักษณะเฉพาะและสารประกอบที่สำคัญ

กิจกรรมทางเคมีของธาตุในตระกูลเหล็กนั้นต่ำกว่าองค์ประกอบดีของกลุ่ม 4-7 อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนอิเล็กตรอนที่ระดับย่อย d ด้วยเหตุผลเดียวกัน เหล็กจึงเป็นโลหะที่มีความเคลื่อนไหวมากที่สุดในซีรีส์ Fe–Co–Ni สถานะออกซิเดชันสูงสุดที่เท่ากับหมายเลขกลุ่มนั้นไม่ใช่เรื่องปกติสำหรับพวกเขา

จากเหล็กถึงนิกเกิล สถานะออกซิเดชันต่ำ +2 จะเสถียรที่สุด เนื่องจากในอะตอมของธาตุเหล่านี้ที่ระดับ d-sub จำนวนของอิเล็กตรอนที่จับคู่เพิ่มขึ้นและรัศมีของอะตอมก็ลดลงพร้อม ๆ กัน ดังนั้นความแข็งแรงของพันธะอิเล็กตรอนจึงเพิ่มขึ้นและจำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม สำหรับการนึ่งของพวกเขา

โลหะทั้งสามมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกัน

พวกมันทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิสูงและสลายตัว:

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

ไฮโดรเจนที่ถูกปลดปล่อยออกมาบางส่วนจะละลายในเหล็ก ทำให้เปราะ ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยนิกเกิล นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้นิกเกิลเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเติมไฮโดรเจน

ในชุดของแรงดันไฟฟ้า เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล จะอยู่ก่อนไฮโดรเจน ดังนั้นพวกมันจะแทนที่ไฮโดรเจนจากกรดที่แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เนื่องจากไฮโดรเจนไอออน:

E ° + 2 H + → E 2+ + H 2

กรดไนตริกเจือจางและเข้มข้นและกรดซัลฟิวริกเข้มข้นทำหน้าที่ต่างกันในโลหะ

ในกรณีที่ไม่มีความชื้นภายใต้สภาวะปกติ Fe, Co และ Ni จะไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ซัลเฟอร์ คลอรีน โบรมีน คาร์บอน ซิลิกอน ฟอสฟอรัส และอโลหะอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด เมื่อถูกความร้อนในสภาวะที่ถูกแบ่งอย่างประณีต การโต้ตอบจะดำเนินไปอย่างเข้มข้นมากขึ้น

เมื่อถูกความร้อน Fe, Co และ Ni ถูกแบ่งอย่างประณีตในบรรยากาศของคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) CO จะเกิดคาร์บอนิลที่มีองค์ประกอบ Fe (CO) 5 , [Co (CO) 4 ] 2 และ Ni (CO) 4 เนื่องจากตัวรับบริจาค อันตรกิริยา ซึ่งโลหะในสถานะออกซิเดชันสามารถถือเป็นศูนย์ได้อย่างเป็นทางการ

เหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิลในสถานะ +2 จะเกิดออกไซด์ของสูตรทั่วไป EO ทั้งหมดไม่ละลายในน้ำและด่าง แต่ละลายได้ในกรด เมื่อถูกความร้อน สามารถลดไฮโดรเจนให้เป็นโลหะได้^

MeO + H 2 \u003d ฉัน + H 2 O

EO ออกไซด์สอดคล้องกับไฮดรอกไซด์ของสูตรทั่วไป E(OH) 2 ที่ได้จากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน^

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

ไฮดรอกไซด์ไม่ละลายในน้ำและด่าง แต่ละลายได้ในกรด กล่าวคือ แสดงคุณสมบัติพื้นฐาน

เกลือของกรดแก่ที่เกิดจากไอออนบวกของ E 2+ เกือบทั้งหมดสามารถละลายได้สูงในน้ำ เนื่องจากการไฮโดรไลซิส สารละลายจะแสดงสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด:

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

Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H +

โลหะของตระกูลเหล็กในสถานะ E 2 + สร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่มีตัวเลขประสานงาน: สำหรับ Fe-6 และ 4 น้อยมาก Co เท่ากัน 6 และ 4; สำหรับ Ni − 4

โลหะของตระกูลเหล็กในสถานะ +3 สอดคล้องกับออกไซด์ของสูตรทั่วไป E 2 O 3 และไฮดรอกไซด์ E (OH) 3 ความคงตัวของไฮดรอกไซด์ในซีรีย์ Fe-Co-Ni ลดลงและกิจกรรมออกซิเดชันเพิ่มขึ้น:

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

นิกเกิล (III) ไฮดรอกไซด์มีคุณสมบัติคล้ายกับโคบอลต์ (III) ไฮดรอกไซด์ แต่มีคุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่เด่นชัดยิ่งขึ้น

ดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของเหล็ก โคบอลต์และนิกเกิลจึงแตกต่างกันไปตามระดับของการเกิดออกซิเดชัน (ตารางที่ 4.4)

เหล็กและสารประกอบของมัน

เหล็กมีอยู่ในการดัดแปลงสี่แบบ: α-, β-, γ- และ δ-Fe ที่อุณหภูมิ 770 °C การปรับ α ของเหล็กจะคงที่

เหล็กในรูปของผงละเอียดคือ pyrophoric (ติดไฟได้เองในอากาศ) ที่อุณหภูมิสูง เหล็กทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน ก่อตัวเป็นไนไตรด์ (Fe 4 N และ Fe 2 N) โดยมีฟอสฟอรัส - ฟอสไฟด์ (Fe 3 P และ Fe 2 ป). ด้วยคาร์บอน - คาร์ไบด์ (Fe 3 C - ซีเมนต์) พร้อมคลอรีน - เฮไลด์ (FeCl 2 และ FeCl 3) พร้อมออกซิเจน - ออกไซด์ (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO 3 - ออกไซด์ที่ไม่เสถียร)

สูตรของเหล็กออกไซด์มีกฎเกณฑ์มาก เนื่องจากมักจะมีองค์ประกอบที่ไม่สัมพันธ์กับปริมาณสารสัมพันธ์ ดังนั้นองค์ประกอบของ FeO (wüstite) สามารถแสดงได้อย่างแม่นยำมากขึ้นโดยสูตร Fe 0.95 O ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน

ซัลไฟด์ประเภท FeS ได้มาจากการกระทำของแอมโมเนียมซัลไฟด์กับเกลือเหล็กที่ละลายน้ำได้ (II) หรือโดยวิธีแห้ง - โดยปฏิกิริยาของเหล็กกับกำมะถัน เหล็ก (II) ซัลไฟด์ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์:

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

เหล็ก (II) ซัลไฟด์ละลายได้ในกรด แต่ไม่ละลายในน้ำ นอกจาก FeS แล้ว ยังมีซัลไฟด์ FeS 2 และ Fe 2 S 3 อีกด้วย

การเชื่อมต่อกับฮาโลเจนเกิดขึ้นโดยตรงหรือโดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน:

2 Fe + 3 Cl \u003d 2 FeCl 3 (เหล็กไหม้ในคลอรีน)

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

FeO + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2 O

เหล็ก (II) คลอไรด์มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์อย่างแรง ออกซิไดซ์เป็นเหล็ก (III):

2 FeCl 2 + Cl 2 \u003d 2 FeCl 3

ในสารละลาย คลอไรด์ของเหล็ก (II) และ (III) จะถูกไฮโดรไลซ์ ทำให้เกิด pH< 7.

เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์เนื่องจากไฮโดรเจนไอออน เหล็ก H + จะถูกออกซิไดซ์เป็น Fe 2+

Fe + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2

ในกรณีนี้ ธาตุเหล็กจะละลายในกรดไฮโดรคลอริกที่ความเข้มข้นใดก็ได้ ปฏิกิริยาดำเนินไปในทำนองเดียวกันในกรดซัลฟิวริกเจือจาง ในสารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก เหล็กจะถูกออกซิไดซ์เป็นเหล็ก +3

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

อย่างไรก็ตามในกรดซัลฟิวริกที่มีเศษส่วนมวลใกล้เคียงกับ 100% เหล็กจะกลายเป็นแบบพาสซีฟและปฏิสัมพันธ์จะไม่เกิดขึ้นจริง

เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก จะได้ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาต่างๆ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มข้นของกรด ในสารละลายกรดไนตริกเข้มข้นปานกลาง เหล็กจะละลายตามสมการ:

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

ที่ความเข้มข้นสูงของกรดไนตริก (p = 1.41 g/ml) การละลายจะช้าลง และธาตุเหล็กจะกลายเป็น "เฉื่อย" กล่าวคือ ปกคลุมด้วยฟิล์มป้องกันความสามารถในการละลายต่ำ

ในกรดไนตริกเจือจางในที่เย็น กระบวนการละลายธาตุเหล็กจะดำเนินการดังนี้:

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

และภายใต้สภาวะปกติ:

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

ในอากาศชื้น เหล็กจะเกิดออกซิไดซ์อย่างรวดเร็ว กลายเป็นสนิม - สารเคลือบสีน้ำตาลซึ่งเนื่องจากความเปราะบางไม่ได้ป้องกันเหล็กจากการถูกทำลายต่อไป ในน้ำ ภายใต้สภาวะปกติ เหล็กยังกัดกร่อนอย่างรุนแรง ขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนในผลิตภัณฑ์ของการเกิดออกซิเดชันของเหล็กนั้นแตกต่างกัน: ด้วยปริมาณออกซิเจนที่เพียงพอรูปแบบไฮเดรทของเหล็กออกไซด์ (III) Fe 2 O 3 ∙nH 2 O จะเกิดขึ้น เมื่อขาดออกซิเจนจะเกิดออกไซด์ผสม 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)

เหล็กออกไซด์ (II) สอดคล้องกับ Fe (OH) 2 ไฮดรอกไซด์ - ฐานที่ไม่ละลายน้ำซึ่งได้มาจากการกระทำของอัลคาไลบนเกลือที่ละลายน้ำได้ของเหล็ก (II):

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

ไอรอนไฮดรอกไซด์ (II) ออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยออกซิเจนในบรรยากาศเป็น Fe (OH) 3:

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

ไอรอนไฮดรอกไซด์ (II) เป็นเบสที่แข็งแรงกว่า Fe(OH) 3 ดังนั้นเกลือของธาตุเหล็ก (II) จะถูกไฮโดรไลซ์ในระดับที่น้อยกว่าเกลือของเหล็ก (III) อันเป็นผลมาจากการไฮโดรไลซิสทำให้เกิดเกลือพื้นฐาน:

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

เมื่อเผา เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์จะเปลี่ยนเป็นเหล็ก (II) ออกไซด์

โดยการหลอมรวม Fe 2 O 3 กับโซดาหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมเฟอร์ไรท์จะเกิดขึ้น - เกลือของกรดเหล็ก HFeO 2 ที่ไม่ได้รับในสภาวะอิสระ

เฟ 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O

เมื่อเหล็กออกไซด์ (III) ถูกทำให้ร้อนด้วยไนเตรตและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ โลหะผสมจะประกอบด้วยโพแทสเซียมเฟอร์เรต K 2 FeO 4 - เกลือของกรดเหล็ก H 2 FeO 4 ซึ่งไม่ได้รับในสถานะอิสระเช่นกัน:

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

คาร์บอเนตของโลหะอัลคาไลตกตะกอนจากสารละลายของเหล็ก (II) เกลือ เหล็กคาร์บอเนตสีขาว (II) FeCO 3 . ภายใต้การกระทำของน้ำที่มีคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) เหล็กคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำ เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนต ผ่านเข้าไปในเกลือที่ละลายน้ำได้ - เหล็ก (II) ไบคาร์บอเนตที่มีอยู่ในน้ำธรรมชาติ

เกลือของเหล็ก (II) เป็นสารรีดิวซ์และเมื่อสารออกซิไดซ์ทำปฏิกิริยากับพวกมัน เกลือเหล่านี้จะกลายเป็นเกลือของเหล็ก (III):

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

เหล็กซัลเฟต (II) และ (III) สามารถละลายได้ดีในน้ำ ซัลเฟตเหล็ก (II) FeSO 4 ∙ 7H 2 O (เหล็กซัลเฟต) ในอากาศค่อยๆ ผุกร่อนและออกซิไดซ์จากพื้นผิวพร้อม ๆ กันกลายเป็นเกลือหลักของเหล็ก (III):

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

เมื่อเหล็กซัลเฟตถูกทำให้ร้อน น้ำจะถูกปล่อยออกมาและได้มวลเหล็ก (II) ซัลเฟตสีขาวปราศจากน้ำ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 480 ° C กระบวนการสลายตัวจะเกิดขึ้น:

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

เหล็กซัลเฟต (III) Fe 2 (SO 4) 3 ก่อรูปผลึก Fe 2 (SO 4) 3 ∙ 9H 2 O.

เหล็ก (II) และเหล็ก (III) ก่อให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อนจำนวนมาก ดังนั้น ด้วยไอออน CN - (ไอออนของไซยาไนด์) เหล็ก (II) จะสร้างสารประกอบเชิงซ้อน K 4 - โพแทสเซียม เฮกซาไซยาโนเฟอเรต (II) (เกลือในเลือดสีเหลือง) และธาตุเหล็ก (III ) - K 3 - โพแทสเซียม hexacyanoferrate (III) (เกลือเลือดแดง)

เกลือในเลือดสีเหลืองทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์ที่ละเอียดอ่อนสำหรับไอออนของเหล็ก (III) สร้างเกลือที่ไม่ละลายน้ำ - ปรัสเซียนสีน้ำเงินที่มีสีน้ำเงินเฉพาะ:

เฟ 3+ + 4+ \u003d เฟ 4 3

หากคุณทำปฏิกิริยากับเกลือเลือดแดงในสารละลายที่มีไอออนของธาตุเหล็ก (II) จะเกิดการตกตะกอนสีน้ำเงินเรียกว่าเทิร์นบูลบลู:

เฟ 2+ + 3+ \u003d เฟ 3 2

ปฏิกิริยาเหล่านี้ใช้เพื่อกำหนดคุณภาพของไอออน (II) และ (III) ในสารละลาย

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพของธาตุเหล็ก (III) สามารถเป็นปฏิกิริยาได้:

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

ไอออนไม่มีสี - ไทโอไซยาเนต CNS - รวมกับไอออนของเหล็ก (III) และสร้างธาตุเหล็กที่มีสีแดงเลือด ไทโอไซยาเนต (III) ไทโอไซยาเนต Fe(CNS) 3 .

โซ่แห่งการเปลี่ยนแปลง (ภาคปฏิบัติ)

Fe FeO 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