Свойства и применение железа
Муниципально образовательное учреждение
средняя образовательная школа №39
Четвертной проект на тему:
«Строение и свойства железа»
Выполнил:
Проверил:
Хабаровск 2007г.
Содержание
1.
Введение……………………………………………………3
2. Свойства и использование железа.
Доменная печь…………..…..4
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+H2é.
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:
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]â+K2SO4
4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]=Fe4[Fe(CN)6]3â+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”