Конспект урока «Оксиды, гидроксиды и соли железа(II) и железа(III)» по химии

Дата_____________ Класс_______________

Тема: Оксиды, гидроксиды и соли железа(II) и железа(III)

Цели урока: рассмотреть электронное строение атома железа; изучить его химические и физические свойства;

Ход работы

1. Организационный момент урока.

2. Изучение нового материала.

Соединения двухвалентного железа

I. Гидроксид железа (II)

Образуется при действии растворов щелочей на соли железа (II) без доступа воздуха:

FeCl₂ + 2KOH = 2KCl + Fе(OH)₂↓

Fe(OH)₂ - слабое основание, растворимо в сильных кислотах:

Fe(OH)₂ + H₂SO₄ = FeSO₄ + 2H₂O

Fe(OH)₂ + 2H⁺ =  Fe²⁺ + 2H₂O

Дополнительный материал:

Fe(OH)₂ – проявляет и слабые амфотерные свойства, реагирует с концентрированными щелочами:

Fe(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Fe(OH)₄]. образуется соль тетрагидроксоферрат (II) натрия

При прокаливании Fe(OH)₂ без доступа воздуха образуется оксид железа (II) FeO:

Fe(OH)₂  ^t˚C→  FeO + H₂O

В присутствии кислорода воздуха белый осадок Fe(OH)₂, окисляясь, буреет – образуя гидроксид железа (III) Fe(OH)₃:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃↓

Дополнительный материал:

Соединения железа (II) обладают восстановительными свойствами, они легко превращаются в соединения железа (III) под действием окислителей:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

6FeSO₄ + 2HNO₃ + 3H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + 2NO + 4H₂O

Соединения железа склонны к комплексообразованию:

FeCl₂ + 6NH₃ = [Fe(NH₃)₆]Cl₂

Fe(CN)₂ + 4KCN = K₄[Fe(CN)₆] (жёлтая кровяная соль)

Качественная реакция на Fe²⁺

При действии гексацианоферрата (III) калия K₃[Fe(CN)₆] (красной кровяной соли) на растворы солей двухвалентного железа образуется синий осадок (турнбулева синь):

FeCl₂ + K₃[Fe(CN)₆] → 2KCl + KFe[Fe(CN)₆]↓ 

Соединения трёхвалентного железа

I. Оксид железа (III)

Образуется при сжигании сульфидов железа, например, при обжиге пирита:

4FeS₂ + 11O₂ ^t˚C→   2Fe₂O₃ + 8SO₂

или при прокаливании солей железа:

2FeSO₄  ^t˚C→  Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃

Fe₂O₃ - оксид, в незначительной степени проявляющий амфотерные свойства

Fe₂O₃ + 6HCl  ^t˚C→  2FeCl₃ + 3H₂O

Fe₂O₃ + 6H^+  t˚C→  2Fe³⁺ + 3H₂O

Fe₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O  ^t˚C→  2Na[Fe(OH)₄],  образуется соль – тетрагидроксоферрат (III) натрия

Fe₂O₃ + 2OH^- + 3H₂O ^t˚C→   2[Fe(OH)₄]^-

При сплавлении с основными оксидами  или карбонатами щелочных металлов образуются ферриты:

Fe₂O₃ + Na₂O ^t˚C→ 2NaFeO₂

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaFeO₂ + CO₂

II. Гидроксид железа (III)

Образуется при действии растворов щелочей на соли трёхвалентного железа: выпадает в виде красно–бурого осадка

Fe(NO₃)₃ + 3KOH = Fe(OH)₃↓ + 3KNO₃

Fe³⁺ + 3OH^- = Fe(OH)₃↓

Дополнительно:

Fe(OH)₃ – более слабое основание, чем гидроксид железа (II).

Это объясняется тем, что у Fe²⁺ меньше заряд иона и больше его радиус, чем у Fe³⁺, а поэтому, Fe²⁺ слабее удерживает гидроксид-ионы, т.е. Fe(OH)₂ более легко диссоциирует.

В связи с этим соли железа (II) гидролизуются незначительно, а соли железа (III) - очень сильно.

Гидролизом объясняется и цвет растворов солей Fe(III): несмотря на то, что ион Fe³⁺ почти бесцветен, содержащие его растворы окрашены в жёлто-бурый цвет, что объясняется присутствием гидроксоионов железа или молекул Fe(OH)₃, которые образуются благодаря гидролизу:

Fe³⁺ + H₂O ↔ [Fe(OH)]²⁺ + H⁺

[Fe(OH)]²⁺ + H₂O ↔ [Fe(OH)₂]⁺ + H⁺

[Fe(OH)₂]⁺ + H₂O ↔ Fe(OH)₃ + H⁺

При нагревании окраска темнеет, а при прибавлении кислот становится более светлой вследствие подавления гидролиза.

Fe(OH)₃ обладает слабо выраженной амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных растворах щелочей:

Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O

Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O

Fe(OH)₃ + NaOH = Na[Fe(OH)₄]

Fe(OH)₃ + OH^- = [Fe(OH)₄]^-

Дополнительный материал:

Соединения железа (III) - слабые окислители, реагируют с сильными восстановителями:

2Fe⁺³Cl₃ + H₂S^-2 = S⁰ + 2Fe⁺²Cl₂ + 2HCl

Качественные реакции на Fe³⁺

1)     При действии гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆] (жёлтой кровяной соли) на растворы солей трёхвалентного железа образуется синий осадок (берлинская лазурь):

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] → 3KCl + KFe[Fe(CN)₆]↓ 

2)     При добавлении к раствору, содержащему ионы Fe³⁺ роданистого калия или аммония появляется интенсивная кроваво-красная окраска роданида железа(III):

FeCl₃ + 3NH₄CNS = 3NH₄Cl + Fe(CNS)₃

(при взаимодействии же с роданидами ионов Fe²⁺ раствор остаётся практически бесцветным).

3. Закрепление изученного материала

№1. Осуществите превращения:
FeCl₂ -> Fe(OH)₂ -> FeO -> FeSO₄
Fe -> Fe(NO₃)₃ -> Fe(OH)₃ -> Fe₂O₃-> NaFeO₂

№2. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно получить:
а) соли железа (II) и соли железа (III);
б) гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III);
в) оксиды железа

4. Домашнее задание

П.44, упр.6-11, задача 3 на стр.136