Четвертной проект на тему: «Строение и свойства железа» Выполнил: Проверил: Хабаровск 2007г. Содержание 1. Введение…2. Свойства и использование железа. Доменная печь………… … 3. Список литературы… 8 Введение Железо - один из самых распространенных металлов в земной коре. Люди научились извлекать железо из руды и обрабатывать его около 4 тыс. лет назад. Содержание железа в земной коре составляет 4,65%, а в целом наша планета состоит из железа почти на 35%. В основном оно сосредоточено в земном ядре. В природе железо встречается в виде оксидов (соединений с кислородом) железных рудах.
Две основные железные руды – это гематит и магнетит. Гематит – одна из основных железных руд. Этот минерал часто образует комки, похожие на почки конкреции.С XIV в. для выплавки чугуна из железной руды, смешанной с коксом, стали применять доменные печи. Чугун – это почти чистое железо с примесью углерода, который включается в железо в доменной печи при сгорании кокса.
Углерод придает чугуну твердость. Со второй половины XIX в. все больше чугуна начали перерабатывать в сталь. Сталь содержит меньше углерода, чем чугун, и поэтому она более пластична и устойчива к резким ударным нагрузкам. При выплавке стали углерод частично удаляют из чугуна путем продувания кислорода через расплав и добавляют в сталь разные металлы, каждый из которых придает ей особые свойства. Свойства и использование железа.Доменная печь. Железную руду, кокс и известняк помещают в шахту доменной печи. Руда содержит оксид железа, кокс получают нагреванием угля без доступа воздуха, а известняк состоит из карбоната кальция.
Горячий воздух подается в нижнюю часть доменной печи. По мере сгорания кокса содержащийся в нем углерод вступает в реакцию с кислородом воздуха, в ходе которой образуется оксид углерода. Горящий кокс нагревает сырье в нижней части печи до температуры выше 1600 градусов по Цельсию.При такой температуре кислород, содержащийся в оксиде железа, вступает в реакцию оксидом углерода.
В результате получается диоксид углерода, а из руды высвобождается практически чистое железо(чугун) и стекает на дно печи. Расплавленный чугун выливают из нижней части печи каждые 3-4 часа. Известняк взаимодействует с песком, глиной и другими содержащимися в руде примесями, образуя так называемый шлак. Расплавленный шлак, будучи легче чугунного расплава, скапливается на поверхности металла и время от времени удаляется из печи через специальное отверстие – летку.
Железо – VIII В группы. Электронная конфигурация его тома:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d .Это металл, простое вещество – восстановитель средней силы. Основные степени окисления железа в соединениях:+2,+3. оксид железа (II) FeO – основный оксид, его гидратная форма Fe(OH)2 - нерастворимое основание, обладает восстановительными свойствами. Оксид железа (III)Fe2O3 – основный оксид с признаками амфотерного оксида.Его гидроксид Fe(OH)3- амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств.
Соединения железа(III) – слабые окислители. Из соединений железа они наиболее химически инертны. Чистое железо, не содержащее примесей прочный и пластичный металл, который легко куется и прокатывается. Железо притягивается магнитом. Плотность металла 7,87 г/см³, относится к тяжелым металлам(черная металургия). Температура плавления 1535 градусов по Цельсию, кипения – 3200 градусов по Цельсию.С простыми веществами железо реагирует только при высокой температуре: сгорает на воздухе с образованием оксида Fe2O3, хлором окисляется Fe +3 . 2Fe+3Cl2=2FeCl3 - хлорид железа (III). При нагревании с серой образуется сульфид железа (II)FeS,с углеродом – карбид железа Fe3C. В разбавленных растворах хлороводородной (соляной) и серной кислот железо растворяется с образованием соединений Fe(II): Fe+2HCl=FeCl2+H2. Разбавленная азотная и концентрированная серная кислота окисляют железо до Fe+3: Fe+4HCl=Fe(NO3)3+NO+2H2O, 2Fe+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O. Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, создавая на поверхности защитную оксидную пленку. Железо вытесняет малоактивные металлы из растворов их солей: Fe+CuSO4=FeSO4=Cu. Гидроксид железа (II) окисляется кислородом воздуха: 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3. Соединения железа (III) – оксид и гидроксид – обладют амфотерными свойствами.
Так, оксид реагирует при нагревании с основными оксидами: Fe2O3+CaO=Ca(FeO2)2. Свежеосажденный гидроксид железа (III) легко растворяется в кислотах: Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O. В щелочах Fe(OH)3 растворяется только при длительном кипячении: Fe(OH)3+NaOH=Na[Fe(OH)4]. Железо (III) образует многочисленные комплексные соединения: гидратные комплексы при гидролизе.
Качественными реакциями на ионы Fe+3 и Fe+3 также являются реакции с образованием окрашенных комплексных соединений: Fe+2 FeSO4+K3[Fe(CN)6]=KFe[Fe(CN)6]᠖ 6;+K2SO4 4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]=Fe4[Fe(CN)6]3 1666;+12KCl Взаимопереходы ионов железа при передаче электронов: Fe+2 Fe+3 обусловливают работу дыхательных ферментов (цитохромов) , в частности, гемоглобина, переносящего кислород от органов дыхания ко всем клеткам организма.
Список литературы 1. «Химия и научно-технический прогресс», И.Н.Семенов, А.С.Максимов, А.А.Макареня, Москва “Просвещение” 1999г. .(для учеников 10-11 классов) 2. «Энциклопедический словарь юного химика», Москва 2000г. 3. «Необычные свойства обычных металлов», В.А.Займовский, Т.Л.Колупаева, библиотека “Квант”.