Как из оксида железа 2 получить железо?

8 ответов на вопрос “Как из оксида железа 2 получить железо?”

  1. Thorditius Ответить


    Оксидами железа называют соединения железа с кислородом.
    Наиболее известны три оксида железа: оксид железа (II) – FeO, оксид железа (III) – Fe2O3 и оксид железа (II,III) – Fe3O4.

    Оксид железа (II)


    Химическая формула оксида двухвалентного железа – FeO. Это соединение имеет чёрный цвет.
    FeO легко реагирует с разбавленной соляной кислотой и концентрированной азотной кислотой.
    FeO + 2HCl > FeCl2 + H2O
    FeO + 4HNO3 > Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
    С водой и с солями в реакцию не вступает.
    При взаимодействии с водородом при температуре 350оС и коксом при температуре выше 1000оС восстанавливается до чистого железа.
    FeO +H2 > Fe + H2O
    FeO +C > Fe + CO
    Получают оксид железа (II) разными способами:
    1. В результате реакции восстановления оксида трёхвалентного железа угарным газом.
    Fe2O3 + CO > 2FeO + CO2
    2. Нагревая железо при низком давлении кислорода
    2Fe + O2 > 2FeO
    3. Разлагая оксалат двухвалентного железа в вакууме
    FeC2O4 > FeO +CO ^ + CO2 ^
    4. Взаимодействием железа с оксидами железа при температуре 900-1000о
    Fe + Fe2O3 > 3FeO
    Fe + Fe3O4 > 4FeO
    В природе оксид двухвалентного железа существует как минерал вюстит.
    В промышленности применяется при выплавке чугуна в домнах, в процессе чернения (воронения) стали. Входит он в состав красителей и керамики.

    Оксид железа (III)


    Химическая формула Fe2O3. Это соединение трёхвалентного железа с кислородом. Представляет собой порошок красно-коричневого цвета. В природе встречается как минерал гематит.
    Fe2O3 имеет и другие названия: окись железа, железный сурик, крокус, пигмент красный 101, пищевой краситель E172.
    В реакцию с водой не вступает. Может взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами.
    Fe2O3 + 6HCl > 2 FeCl3 + 3H2O
    Fe2O3 + 2NaOH > 2NaFeO2 + H2O
    Оксид железа (III) применяют для окраски строительных материалов: кирпича, цемента, керамики, бетона, тротуарной плитки, линолеума. Добавляют его в качестве красителя в краски и эмали, в полиграфические краски. В качестве катализатора оксид железа используется в производстве аммиака. В пищевой промышленности он известен как Е172.

    Оксид железа (II, III)


    Химическая формула Fe3O4. Эту формулу можно написать и по-другому: FeO•Fe2O3.
    В природе встречается как минерал магнетит, или магнитный железняк. Он является хорошим проводником электрического тока и обладает магнитными свойствами. Образуется при горении железа и при действии перегретого пара на железо.
    3Fe + 2O2 > Fe3O4
    3Fe + 4H2O > Fe3O4 + 4H2
    Нагревание при температуре 1538оС приводит к его распаду
    2Fe3O4 > 6FeO + O2
    Вступает в реакцию с кислотами
    Fe3O4 + 8HCl > FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
    Fe3O4 + 10HNO3 > 3Fe(NO3)3 + NO2^ + 5H2O
    Со щелочами реагирует при сплавлении
    Fe3O4 + 14NaOH > Na3FeO3 + 2Na5FeO4 + 7H2O
    Вступает в реакцию с кислородом воздуха
    4Fe3O4 + O2 > 6Fe2O3
    Восстановление происходит при реакции с водородом и монооксидом углерода
    Fe3O4 + 4H2 > 3Fe + 4H2O
    Fe3O4 + 4CO > 3Fe +4CO2
    Магнитные наночастицы оксида Fe3O4 нашли применение в магнитно-резонансной томографии. Они же используются в производстве магнитных носителей. Оксид железа Fe3O4 входит в состав красок, которые производятся специально для военных кораблей, подводных лодок и другой техники. Из плавленного магнетита изготавливают электроды для некоторых электрохимических процессов.

  2. Yoshakar Ответить

    1. Техническое железо (в сплаве с углеродом и другими примесями) получают карботермическим восстановлением его природных соединений по схеме:

    Восстановление происходит постепенно, в 3 стадии:
    1) 3Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + СO2
    2) Fe3O4 + СО = 3FeO +СO2
    3) FeO + СО = Fe + СO2
    Образующийся в результате этого процесса чугун содержит более 2% углерода. В дальнейшем из чугуна получают стали – сплавы железа, содержащие менее 1,5 % углерода.
    2. Очень чистое железо получают одним из способов:
    а) разложение пентакарбонила Fe
    Fe(CO)5 = Fe + 5СО
    б) восстановление водородом чистого FeO
    FeO + Н2 = Fe + Н2O
    в) электролиз водных растворов солей Fe+2
    FeC2O4 = Fe + 2СO2
    оксалат железа (II)
    Химические свойства
    Fe – металл средней активности, проявляет общие свойства, характерные для металлов.
    Уникальной особенностью является способность к «ржавлению» во влажном воздухе:
    4Fe + 6Н2O + 3O2 = 4Fe(OH)3
    В отсутствие влаги с сухим воздухом железо начинает заметно реагировать лишь при Т > 150°С; при прокаливании образуется «железная окалина» Fe3O4:
    3Fe + 2O2 = Fe3O4
    В воде в отсутствие кислорода железо не растворяется. При очень высокой температуре Fe реагирует с водяным паром, вытесняя из молекул воды водород:
    3 Fe + 4Н2O(г) = 4H2
    Процесс ржавления по своему механизму является электрохимической коррозией. Продукт ржавления представлен в упрощенном виде. На самом деле образуется рыхлый слой смеси оксидов и гидроксидов переменного состава. В отличие от пленки Аl2О3, этот слой не предохраняет железо от дальнейшего разрушения.
    Виды коррозии

    Защита железа от коррозии

    1. Взаимодействие с галогенами и серой при высокой температуре.
    2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
    2Fe + 3F2 = 2FeF3
    2Fe + 3Br2 = 2FeBr3
    Fe + I2 = FeI2
    Fe + S = FeS
    Образуются соединения, в которых преобладает ионный тип связи.
    2. Взаимодействие с фосфором, углеродом, кремнием
    (c N2 и Н2 железо непосредственно не соединяется, но растворяет их).
    Fe + Р = FexPy
    Fe + C = FexCy
    Fe + Si = FexSiy
    Образуются вещества переменного состава, т к. бертоллиды (в соединениях преобладает ковалентный характер связи)
    3. Взаимодействие с «неокисляющими» кислотами (HCl, H2SO4 разб.)
    Fe0 + 2Н+ > Fe2+ + Н2^
    Поскольку Fe располагается в ряду активности левее водорода (Е°Fe/Fe2+ = -0,44В), оно способно вытеснять Н2 из обычных кислот.
    Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2^
    Fe + H2SO4 = FeSO4 + Н2^
    4. Взаимодействие с «окисляющими» кислотами (HNO3, H2SO4 конц.)
    Fe0 – 3e- > Fe3+
    Концентрированные HNO3 и H2SO4 «пассивируют» железо, поэтому при обычной температуре металл в них не растворяется. При сильном нагревании происходит медленное растворение (без выделения Н2).
    В разб. HNO3 железо растворяется, переходит в раствор в виде катионов Fe3+
    а анион кислоты восстанавливется до NO*:
    Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO^ + 2Н2O
    Очень хорошо растворяется в смеси НСl и HNO3
    5. Отношение к щелочам
    В водных растворах щелочей Fe не растворяется. С расплавленными щелочами реагирует только при очень высоких температурах.
    6. Взаимодействие с солями менее активных металлов
    Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
    Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Cu0
    7. Взаимодействие с газообразным монооксидом углерода (t = 200°C, P)
    Fe(порошок) + 5CO (г) = Fe0(CO)5пентакарбонил железа

    Соединения Fe(III)

    Fe2O3 – оксид железа (III).
    Красно-бурый порошок, н. р. в Н2O. В природе — «красный железняк».
    Способы получения:
    1) разложение гидроксида железа (III)
    2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
    2) обжиг пирита
    4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3
    3) разложение нитрата
    4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
    Химические свойства
    Fe2O3 – основный оксид с признаками амфотерности.
    I. Основные свойства проявляются в способности реагировать с кислотами:
    Fe2О3 + 6Н+ = 2Fe3+ + ЗН2О
    Fe2О3 + 6HCI = 2FeCI3 + 3H2O
    Fe2О3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O
    II. Слабокислотные свойства. В водных растворах щелочей Fe2O3 не растворяется, но при сплавлении с твердыми оксидами, щелочами и карбонатами происходит образование ферритов:
    Fe2О3 + СаО = Ca(FeО2)2
    Fe2О3 + 2NaOH = 2NaFeО2 + H2O
    Fe2О3 + MgCO3 = Mg(FeO2)2 + CO2
    III. Fe2О3 – исходное сырье для получения железа в металлургии:
    Fe2О3 + ЗС = 2Fe + ЗСО или Fe2О3 + ЗСО = 2Fe + ЗСO2
    Fe(OH)3 – гидроксид железа (III)
    Способы получения:
    Получают при действии щелочей на растворимые соли Fe3+:
    FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl
    В момент получения Fe(OH)3 – красно-бурый слизистоаморфный осадок.
    Гидроксид Fe(III) образуется также при окислении на влажном воздухе Fe и Fe(OH)2:
    4Fe + 6Н2O + 3O2 = 4Fe(OH)3
    4Fe(OH)2 + 2Н2O + O2 = 4Fe(OH)3
    Гидроксид Fe(III) является конечным продуктом гидролиза солей Fe3+.
    Химические свойства
    Fe(OH)3 – очень слабое основание (намного слабее, чем Fe(OH)2). Проявляет заметные кислотные свойства. Таким образом, Fe(OH)3 имеет амфотерный характер:
    1) реакции с кислотами протекают легко:
    Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O
    2) свежий осадок Fe(OH)3 растворяется в горячих конц. растворах КОН или NaOH с образованием гидроксокомплексов:
    Fe(OH)3 + 3КОН = K3[Fe(OH)6]
    В щелочном растворе Fe(OH)3 может быть окислен до ферратов (солей не выделенной в свободном состоянии железной кислоты H2FeO4):
    2Fe(OH)3 + 10КОН + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6КВr + 8Н2O
    Соли Fe3+
    Наиболее практически важными являются: Fe2(SO4)3, FeCl3, Fe(NO3)3, Fe(SCN)3, K3[Fe(CN)6).
    Характерно образование двойных солей – железных квасцов: (NH4)Fe(SO4)2•12Н2O, KFe(SO4)2• 12Н2O
    Соли Fe3+ часто имеют окраску как в твердом состоянии, так и в водном растворе. Это объясняется наличием гидратированных форм или продуктов гидролиза.
    Способы получения
    1. Fe + неметалл
    2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
    2.Fe + кислота
    Fe + 4HNO3 разб = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
    3. Fe2O3 + кислота
    Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SО4)3 + 3H2O
    4. Fe(OH)3 + кислота
    Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O
    5. Окисление Fe2+ до Fe3+
    2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
    2Fe2O3 + H2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O
    Химические свойства
    I. Все растворимые соли Fe3+ в водных растворах сильно гидролизованы:
    Fe3+ + Н2O = FeOH2+ + Н+
    FeOH2+ + Н2O = Fe(OH)2+ + Н+
    Fe(OH)2+ Н2O = Fe(OH)3 + Н+
    Водные растворы солей Fe3+ имеют сильнокислую реакцию. Соли Fe3+ с анионами слабых кислот подвергаются необратимому гидролизу.
    II. В реакциях с сильными восстановителями соли Fe3+ проявляют окислительную активность:
    2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl
    Fe2(SO4)3 + H2S = 2FeSO4 + S + H2SO4
    III. При действии щелочей и водных растворов аммиака на растворы солей Fe3+ образуется осадок:
    Fe3+ + ЗОН- = Fe(OH)3
    IV. При нагревании многие соли разлагаются:
    2FeCl3 = 2FeCl2 + Cl2
    Fe2(SO4)3 = Fe2O3 + 3SO3
    4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
    V. Качественные реакции для обнаружения катионов Fe3+:
    а) 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-желтая кровяная соль = Fe4[Fe(CN)6]3 берлинская лазурь (темно-синий осадок)
    б) Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 роданид Fe(III) (р-р кроваво-красного цвета)

  3. Bandidred Ответить

    Проявляет слабовыраженные амфотерные свойства с преобладанием основных. Легко реагирует с кислотами:
    Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O.
    С растворами щелочей не реагирует, но при сплавлении образует ферриты:
    Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O.
    Проявляет окислительные и восстановительные свойства. При нагревании восстанавливается водородом или оксидом углерода (II), проявляя окислительные свойства:
    Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O,
    Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.
    В присутствии сильных окислителей в щелочной среде проявляет восстановительные свойства и окисляется до производных железа (VI):
    Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O.
    При температуре выше 1400°С разлагается:
    6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2.
    Получается при термическом разложении гидроксида железа (III):
    2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
    или окислением пирита:
    4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
    Гидроксид железа (III) Fe(OH)3 – кристаллическое или аморфное вещество бурого цвета. Как и оксид, проявляет слабовыраженные амфотерные свойства с преобладанием основных. Легко реагирует с кислотами:
    Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O.
    Реагирует с концентрированными растворами щелочей с образованием гексагидроксоферратов (III):
    Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6],
    при сплавлении со щелочами или щелочными реагентами образует ферриты:
    Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + 2H2O,
    2Fe(OH)3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2 + 3H2O.
    В присутствии сильных окислителей в щелочной среде проявляет восстановительные свойства и окисляется до производных железа (VI):
    2Fe(OH)3 + 3Br2 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6NaBr + 8H2O.
    При нагревании разлагается:
    Fe(OH)3 = FeO(OH) + H2O,
    2FeO(OH) = Fe2O3 + H2O.
    Получается при взаимодействии солей железа (III) с растворами щелочей:
    Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4.
    Соли железа (III). Железо (III) образует соли практически со многими анионами. Обычно соли кристаллизуются в виде бурых кристаллогидратов: Fe(NO3)3 · 6H2O, FeCl3 · 6H2O, NaFe(SO4)2 · 12H2O (железные квасцы) и др. В растворе соли железа (III) значительно более устойчивы, чем соли железа (II). Растворы солей имеют желто-бурую окраску и, вследствие гидролиза, кислую среду:
    Fe3+ + H2O = FeOH2+ + H+.
    Соли железа (III) гидролизуют в большей степени, чем соли железа (II), по этой причине соли железа (III) и слабых кислот нельзя выделить из раствора, они мгновенно гидролизуют с образованием гидроксида железа (III):
    Fe2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 3Na2SO4.
    Проявляют все свойства солей.
    Обладают преимущественно восстановительными свойствами:
    2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl.
    Качественная реакция на катион Fe3+ – взаимодействие с гексацианоферратом (II) калия (желтой кровяной солью) :
    FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 3KCl
    Fe3+ + K+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6]↓
    в результате реакции образуется осадок синего цвета – гексацианоферрат (III) железа (II) – калия.
    Кроме того, ионы Fe3+ определяют по характерному кроваво-красному окрашиванию роданида железа (III), который образуется в результате взаимодействия соли железа (III) с роданидом калия или аммония:
    FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl,
    Fe3+ + 3CNS- = Fe(CNS)3.

  4. VideoAnswer Ответить

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *