2014-02-02
30155
Соединения железа (II)
Соединения железа со степень окисления железа +2 малоустойчивы и легко окисляются до производных железа (III).
Оксид железа (II)– порошок черного цвета, в мелкораздробленном состоянии воспламеняется. Кристаллизуется в структурном типе хлорида натрия (кубическая гранецентрированная решетка).
Проявляет преимущественно основные свойства. В воде не растворяется, легко растворяется в неокисляющих кислотах:
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O.
Проявляет восстановительные свойства:
3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O.
Получается разложением оксалата железа (II) в атмосфере азота или без доступа воздуха:
FeC2O4·3H2O = FeO + 3H2O + CO2 + CO
или в процессе восстановления оксида железа (III) водородом или оксидом углерода (II):
Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O,
Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 в свежеосажденном виде имеет серовато-зеленую окраску, в воде не растворяется, при температуре выше 150 °С разлагается, быстро темнеет вследствие окисления:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.
Проявляет слабовыраженные амфотерные свойства с преобладанием основных, легко реагирует с неокисляющими кислотами:
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O.
Взаимодействует с концентрированными растворами щелочей при нагревании с образованием тетрагидроксоферрата (II):
Fe(OH)2 + 2NaOH = Na2[Fe(OH)4].
Проявляет восстановительные свойства, при взаимодействии с азотной или концентрированной серной кислотой образуются соли железа (III):
2Fe(OH)2 + 4H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O.
Получается при взаимодействии солей железа (II) с раствором щелочи в отсутствии кислорода воздуха:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4.
Соли железа (II). Железо (II) образует соли практически со всеми анионами. Обычно соли кристаллизуются в виде зеленых кристаллогидратов: Fe(NO3)2 · 6H2O, FeSO4 · 7H2O, FeBr2 · 6H2O, (NH4)2Fe(SO4)2 · 6H2O (соль Мора) и др. Растворы солей имеют бледно-зеленую окраску и, вследствие гидролиза, кислую среду:
Fe2+ + H2O = FeOH+ + H+.
Проявляют все свойства солей.
При стоянии на воздухе медленно окисляются растворенным кислородом до солей железа (III):
4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4FeOHCl2.
Качественная реакция на катион Fe2+ – взаимодействие с гексацианоферратом (III) калия (красной кровяной солью):
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + K2SO4
Fe2+ + K+ + [Fe(CN)6]3- = KFe[Fe(CN)6]↓
в результате реакции образуется осадок синего цвета – гексацианоферрат (II) железа (III) - калия.
Степень окисления +3 характерна для железа.
Оксид железа (III) Fe2O3 – вещество бурого цвета, существует в трех полиморфных модификациях.
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.
