Главная / Неорганическая химия / Переходные металлы / Железо

Железо

Элемент побочной подгруппы VIII группы: самый важный металл цивилизации

🧠

Вызов для любознательных!

В самом конце страницы вас ждет уникальная олимпиадная цепочка с запутанной схемой, скрытыми реакциями и расчетом массовой доли. Бросьте вызов своим знаниям неорганической химии!

Важно для ЕГЭ

Железо проявляет две основные степени окисления: +2 и +3. Fe(OH)2 — основание, Fe(OH)3 — амфотерный гидроксид (с преобладанием основных свойств). Железо пассивируется холодными концентрированными H2SO4 и HNO3, но реагирует с ними при нагревании. Соли Fe3+ — окислители!

1. Строение и положение в ПС

Железо (Fe) расположено в 4-м периоде, в побочной подгруппе VIII группы периодической системы. Порядковый номер — 26, атомная масса — 56.

Электронная конфигурация

+26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2

На d-подуровне у атома железа расположено 6 электронов. При отдаче двух 4s-электронов образуется ион Fe2+ с конфигурацией 3d6. Если дополнительно отдать один d-электрон, получается ион Fe3+ (3d5) — конфигурация с наполовину заполненным d-подуровнем, что объясняет относительную устойчивость степени окисления +3. Железо обладает ярко выраженными магнитными свойствами — оно является ферромагнетиком.

Интересный факт

Железо — один из самых распространённых элементов во Вселенной. Ядро нашей планеты на ~85% состоит из железа. Именно железо в составе гемоглобина придаёт крови красный цвет и переносит кислород по организму.

Вопрос 1: Электронное строение

Проверка

Какую конфигурацию валентных электронов имеет атом железа ($Fe$)? Какие степени окисления наиболее характерны для железа?

Ответ: $3d^6 4s^2$. Характерные степени окисления: +2 и +3 (иногда +6 в ферратах).

2. Физические свойства

Железо
Рис. 1. Железо

Железо — серебристо-белый металл с высокой ковкостью и пластичностью. Обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

Вопрос 1: Физические свойства

Проверка

Назовите важнейшее уникальное физическое свойство железа, которое отличает его от большинства других металлов (кроме никеля и кобальта).

Ответ: Ферромагнетизм (сильно притягивается магнитом и может намагничиваться).

3. Нахождение в природе

По распространённости в земной коре железо занимает 4-е место среди всех элементов и 2-е место среди металлов (после алюминия). Содержание в земной коре — около 4-8%.

Основные минералы железа:

Название минералаФормула / Комментарий
Красный железняк (гематит)
Формула: Fe2O3

Комментарий: Важнейшая руда для выплавки стали.
Магнитный железняк (магнетит)
Формула: Fe3O4 (FeO·Fe2O3)

Комментарий: Обладает магнитными свойствами.
Пирит (серный колчедан)
Формула: FeS2

Комментарий: Используется для получения серной кислоты, а не железа.
Гематит (красный железняк)
Рис. 2. Гематит (красный железняк) — Fe2O3
Магнетит (магнитный железняк)
Рис. 3. Магнетит (магнитный железняк) — Fe3O4

Вопрос 1: Природные минералы

Проверка

Напишите формулы следующих железных руд:
1) Магнитный железняк (магнетит)
2) Красный железняк (гематит)
3) Бурый железняк (лимонит)
4) Железный колчедан (пирит)

Ответ:
1) $Fe_3O_4$
2) $Fe_2O_3$
3) $Fe_2O_3 \cdot nH_2O$
4) $FeS_2$

4. Способы получения

Железо в промышленности получают преимущественно из гематита (Fe2O3) и магнетита (Fe3O4).

1. Доменный процесс (основной промышленный способ)

В доменную печь загружают шихту — смесь железной руды, каменноугольного кокса и флюсов (например, известняка CaCO3). Процесс многоэтапный и идет сверху вниз по мере повышения температуры:

200–700°C
Верхняя часть
Постепенное восстановление
3Fe2O3 + CO t°→ 2Fe3O4 + CO2
~ 850°C
Средняя часть
Дальнейшее восстановление
Fe3O4 + CO t°→ 3FeO + CO2
до 1200°C
Горячая зона
Окончательное восстановление
FeO + CO t°→ Fe + CO2
Вспомогательные процессы
Горение кокса (образование угарного газа):
2C + O2 → 2CO
Регенерация угарного газа:
CO2 + C → 2CO
Суммарное уравнение
Именно оно чаще всего встречается в ЕГЭ:
3CO + Fe2O3 t°→ 2Fe + 3CO2

Важно для ЕГЭ

Флюс (CaCO3) при разложении даёт CaO, который связывает примеси пустой породы, образуя легкоплавкий шлак. Шлак всплывает и защищает расплавленный металл от окисления.

2. Прямое восстановление водородом:

Даёт более чистое железо без примесей серы и фосфора:

Fe2O3 + 3H2 t°→ 2Fe + 3H2O

3. Электролиз растворов солей железа — для получения особо чистого металла.

Вопрос 1: Доменный процесс (Уравнения)

Проверка

Напишите уравнения реакций последовательного восстановления железа угарным газом в доменной печи, начиная с красного железняка ($Fe_2O_3$).

Ответ:

  1. $3Fe_2O_3 + CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe_3O_4 + CO_2$
  2. $Fe_3O_4 + CO \xrightarrow{t^\circ} 3FeO + CO_2$
  3. $FeO + CO \xrightarrow{t^\circ} Fe + CO_2$

Пояснение: Восстановление идет ступенчато от высшего оксида к низшему, а затем до чистого металла.

5. Химические свойства простого вещества

При обычных условиях железо малоактивно благодаря оксидной плёнке. Однако при нагревании, особенно в мелкораздробленном состоянии, оно активно реагирует почти со всеми неметаллами.

Взаимодействие с неметаллами

С галогенами
Реакция требует нагревания. Активные галогены (хлор, бром) окисляют железо до степени +3. Железо энергично сгорает в хлоре с образованием хлорида железа(III):
2Fe + 3Cl2 t°→ 2FeCl3
Демонстрация
А менее активный йод — только до +2:
Fe + I2 t°→ FeI2
Реакция железа с йодом
С серой
При нагревании смеси порошков железа и серы протекает экзотермическая реакция с образованием сульфида железа(II):
Fe + S t°→ FeS
Демонстрация
С кислородом
При горении на воздухе (например, стальной ваты) или в чистом кислороде образуется смешанный оксид — железная окалина:
3Fe + 2O2 t°→ Fe3O4
Демонстрация
Только при пропускании кислорода через расплав возможно образование оксида железа(II):
2Fe + O2 t°→ 2FeO

Важно для ЕГЭ

Запомните закономерность — сильные окислители (Cl2, Br2, HNO3) окисляют Fe до +3, а слабые (I2, S, HCl, разб. H2SO4) — до +2.

Взаимодействие со сложными веществами

Свойство Уравнения реакций
С водой
(в раскаленном состоянии)
Раскаленное железо реагирует с водяным паром, образуя железную окалину:
3Fe + 4H2O(пар) t°→ Fe3O4 + 4H2↑
Реакция железа с водой
С кислотами-неокислителями
(HCl, разб. H2SO4)
Железо находится левее водорода и вытесняет его из разбавленных кислот, образуя соли железа(II):
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Реакция железа с HCl
С кислотами-окислителями
(конц. H2SO4, HNO3)
На холоде концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо. Только при нагревании происходит реакция с образованием солей железа(III):
2Fe + 6H2SO4(конц.) t°→ Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
Fe + 6HNO3(конц.) t°→ Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Реакция железа с конц. азотной кислотой
Разбавленная азотная кислота:
Fe + 4HNO3(разб.) → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
С солями
(вытеснение металлов)
Железо вытесняет менее активные металлы:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
Реакция железа с CuSO4
С солями Fe(III)
(сопропорционирование)
Железо растворяется в растворах солей железа(III), переходя в степень +2:
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

Вопрос 1: Реакции с неметаллами и кислотами (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения химических реакций железа и расставьте коэффициенты:

  1. $Fe + Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$
  2. $Fe + I_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$
  3. $Fe + O_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$ (горение на воздухе)
  4. $Fe + HCl \rightarrow \dots + \dots\uparrow$
  5. $Fe + H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots\uparrow + \dots$
  6. $Fe + HNO_3(разб.) \rightarrow \dots + NO\uparrow + \dots$

Ответ:

  1. $2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} 2FeCl_3$ (сильный окислитель окисляет до +3)
  2. $Fe + I_2 \xrightarrow{t^\circ} FeI_2$ (слабый окислитель окисляет только до +2)
  3. $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t^\circ} Fe_3O_4$ (железная окалина)
  4. $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$ (неокислительные кислоты дают соль Fe(II))
  5. $2Fe + 6H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2\uparrow + 6H_2O$
  6. $Fe + 4HNO_3(разб.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO\uparrow + 2H_2O$

Пояснение: Железо пассивируется холодными концентрированными серной и азотной кислотами. При нагревании реакция идет с образованием солей Fe(III).

6. Оксиды железа

ОксидПолучение / Химические свойства
FeO
Основный
Черный порошок
Получение:
Восстановление оксида железа(III):
Fe2O3 + CO t°→ 2FeO + CO2
Fe2O3 + H2 t°→ 2FeO + H2O
Разложение гидроксида:
Fe(OH)2 t°→ FeO + H2O

Химические свойства:
Типичный основный оксид:
Легко растворяется в кислотах:
FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
Растворение FeO в HCl

С кислотами-окислителями (окисление Fe²⁺ → Fe³⁺):
3FeO + 10HNO3(разб.) t°→ 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O
Восстановление до железа:
FeO + C t°→ Fe + CO
Fe2O3
Амфотерный
Красно-коричневый порошок
Получение:
Разложение гидроксида:
2Fe(OH)3 t°→ Fe2O3 + 3H2O
Термическое разложение нитратов и сульфатов:
4Fe(NO3)3 t°→ 2Fe2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑

Химические свойства:
С кислотами:
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
Реакция Fe2O3 с HCl

С твердыми щелочами и карбонатами (сплавление, амфотерность):
Образуются ферриты (Fe³⁺):
Fe2O3 + 2NaOH t°→ 2NaFeO2 + H2O
Fe2O3 + Na2CO3 t°→ 2NaFeO2 + CO2↑
Алюмотермия:
Реакция сопровождается огромным выделением тепла:
Fe2O3 + 2Al t°→ Al2O3 + 2Fe
Демонстрация
Fe3O4
Смешанный
Черный магнитный порошок
Получение:
Горение железа:
3Fe + 2O2 t°→ Fe3O4

Химические свойства:
С кислотами-неокислителями (образуется смесь солей Fe²⁺ и Fe³⁺):
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
С кислотами-окислителями:
Всё железо окисляется до Fe³⁺:
2Fe3O4 + 10H2SO4(конц.) → 3Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 10H2O

Вопрос 1: Оксиды железа (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения реакций оксидов железа:

  1. $FeO + HCl \rightarrow \dots + \dots$
  2. $FeO + HNO_3(конц.) \rightarrow \dots + \dots\uparrow + \dots$ (ОВР!)
  3. $Fe_2O_3 + NaOH \xrightarrow{t^\circ(сплав)} \dots + \dots$
  4. $Fe_2O_3 + HI \rightarrow \dots + \dots\downarrow + \dots$ (ОВР!)
  5. $Fe_3O_4 + HCl \rightarrow \dots + \dots + \dots$

Ответ:

  1. $FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$
  2. $FeO + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO_2\uparrow + 2H_2O$
  3. $Fe_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} 2NaFeO_2 + H_2O$ (феррит натрия, слабоамфотерные свойства $Fe_2O_3$)
  4. $Fe_2O_3 + 6HI \rightarrow 2FeI_2 + I_2\downarrow + 3H_2O$ (йодоводород восстанавливает Fe(III) до Fe(II))
  5. $Fe_3O_4 + 8HCl \rightarrow FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O$ (окалина ведет себя как смесь оксидов)

7. Гидроксиды железа

ГидроксидПолучение / Химические свойства
Fe(OH)2
Основный
Серо-зеленый студенистый осадок
Получение:
Действие щелочей или аммиака на соли Fe(II):
Проводится без доступа воздуха для предотвращения окисления:
FeCl2 + 2KOH → Fe(OH)2↓ + 2KCl
FeCl2 + 2NH3 + 2H2O → Fe(OH)2↓ + 2NH4Cl

Химические свойства:
С кислотами (как основание):
Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O
Быстро окисляется на воздухе:
Свежий осадок жадно поглощает кислород, буреет и переходит в гидроксид железа(III):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
Окисление перекисью водорода или кислотами-окислителями:
2Fe(OH)2 + H2O2 → 2Fe(OH)3
2Fe(OH)2 + 4H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 6H2O
Термическое разложение:
Fe(OH)2 t°→ FeO + H2O
Fe(OH)3
Амфотерный
Бурый аморфный осадок
Получение:
Действие щелочей на соли Fe(III):
FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3↓ + 3KCl
Совместный гидролиз:
Смешивание солей Fe³⁺ с карбонатами или сульфидами:
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl

Химические свойства:
С кислотами (основные свойства):
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
С щелочами (проявление слабо-кислотных свойств):
В отличие от алюминия и хрома, амфотерность железа(III) выражена слабо. Реакция идет только при сплавлении из-за высокой устойчивости осадка:
Fe(OH)3 + KOH t°, сплавл.→ KFeO2 + 2H2O
Термическое разложение:
2Fe(OH)3 t°→ Fe2O3 + 3H2O

Важно для ЕГЭ

Карбонат и сульфит железа (III) не существуют в водном растворе — они полностью и необратимо гидролизуются с образованием Fe(OH)3↓ и соответствующего газа (CO2 или SO2). Но с сульфитами чаще записывают ОВР — Fe3+ окисляет SO32−.

Вопрос 1: Гидроксиды железа (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения реакций, иллюстрирующие свойства гидроксидов железа:

  1. $Fe(OH)_2 + O_2 + H_2O \rightarrow \dots\downarrow$
  2. $Fe(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ(без возд.)} \dots + \dots$
  3. $Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
  4. $Fe(OH)_3 + HI \rightarrow \dots + \dots\downarrow + \dots$

Ответ:

  1. $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3\downarrow$ (светло-зеленый осадок буреет на воздухе)
  2. $Fe(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} FeO + H_2O$
  3. $2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Fe_2O_3 + 3H_2O$
  4. $2Fe(OH)_3 + 6HI \rightarrow 2FeI_2 + I_2\downarrow + 6H_2O$ (ОВР: йодид-ион восстанавливает железо(III))

8. Соли железа

Термическое разложение нитратов

Нитраты железа разлагаются по общей схеме нитратов металлов средней активности — до оксида металла, NO2 и O2:

4Fe(NO3)2 t°→ 2Fe2O3 + 8NO2↑ + O2↑

4Fe(NO3)3 t°→ 2Fe2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑

Гидролиз солей железа

Растворимые соли железа (III), образованные сильными кислотами, гидролизуются ступенчато по катиону (среда кислая). Карбонаты и сульфиты Fe(III) гидролизуются необратимо:

2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑

Fe2(SO4)3 + 3K2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 3K2SO4

Взаимодействие солей Fe(III) с сульфитами — ОВР (Fe3+ окисляет SO32−):

2FeCl3 + Na2SO3 + H2O → 2FeCl2 + Na2SO4 + 2HCl

Окислительные свойства солей Fe(III)

Соединения Fe3+ проявляют довольно сильные окислительные свойства — сами восстанавливаются до Fe2+.

Взаимодействие Уравнения реакций
С сульфидами 2FeCl3 + 3Na2S → 2FeS + S + 6NaCl
2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S↓ + 2HCl
Реакция FeCl3 с сульфидом
С йодидами
Соли железа(III) окисляют йодиды до свободного йода:
2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + I2 + 2KCl
Реакция FeCl3 с KI
С металлами
Соли Fe(III) могут реагировать даже с металлами, стоящими после железа в ряду активности (вплоть до меди включительно), восстанавливаясь до Fe2+:
2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2
Реакция FeCl3 с медью
Более активные металлы (левее Fe в ряду активности) восстанавливают железо до простого вещества:
2Fe(NO3)3 + 3Zn → 2Fe + 3Zn(NO3)2

Лайфхак для ЕГЭ

Fe3+ — окислитель «средней силы». Он окисляет Cu, I−, S2−, SO32−. Но не окисляет Br− и Cl−! Запомните: FeCl3 растворяет медные платы — именно на этом основано травление печатных плат.

Вопрос 1: Соли железа и их взаимные превращения (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения переходов между солями Fe(II) и Fe(III):

  1. $FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow \dots$
  2. $FeCl_3 + Fe \rightarrow \dots$
  3. $FeCl_3 + KI \rightarrow \dots + \dots\downarrow + \dots$
  4. $FeCl_3 + Cu \rightarrow \dots + \dots$
  5. $FeSO_4 + KMnO_4 + H_2SO_4 \rightarrow \dots + \dots + \dots + \dots$

Ответ:

  1. $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$
  2. $2FeCl_3 + Fe \rightarrow 3FeCl_2$ (железо восстанавливает свои же соли(III))
  3. $2FeCl_3 + 2KI \rightarrow 2FeCl_2 + I_2\downarrow + 2KCl$ (важная ОВР)
  4. $2FeCl_3 + Cu \rightarrow 2FeCl_2 + CuCl_2$ (травление плат)
  5. $10FeSO_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5Fe_2(SO_4)_3 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O$ (окисление перманганатом)

9. Качественные реакции

На ионы Fe2+

  • Растворы солей имеют светлый жёлто-зелёный цвет.
  • Со щелочами: образуется серо-зелёный студенистый осадок Fe(OH)2, который на воздухе быстро буреет:
    FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
    4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
  • С красной кровяной солью K3[Fe(CN)6]: образуется синий осадок «турнбулева синь».
Осадок Fe(OH)2
Осадок Fe(OH)2
Турнбулева синь
Турнбулева синь

На ионы Fe3+

  • Растворы солей имеют жёлто-оранжевый цвет.
  • Со щелочами: образуется бурый осадок Fe(OH)3:
    FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
  • С жёлтой кровяной солью K4[Fe(CN)6]: образуется синий осадок «берлинская лазурь».
  • С роданидами (KCNS, NaCNS): раствор окрашивается в кроваво-красный цвет:
    FeCl3 + 3NaCNS → Fe(CNS)3 + 3NaCl
Берлинская лазурь
Берлинская
лазурь
Осадок Fe(OH)3
Осадок
Fe(OH)3
Роданид железа
Роданид
Fe(CNS)3

Лайфхак для ЕГЭ

Турнбулева синь и берлинская лазурь по строению оказались идентичными веществами — Fe4[Fe2(CN)6]3. Но качественные реакции различаются: Fe2+ + красная кровяная соль, а Fe3+ + жёлтая кровяная соль.

Вопрос 1: Качественные реакции на ионы железа (Уравнения)

Проверка

Напишите уравнения качественных реакций на ионы железа:

  1. На $Fe^{2+}$ с красной кровяной солью ($K_3[Fe(CN)_6]$).
  2. На $Fe^{3+}$ с желтой кровяной солью ($K_4[Fe(CN)_6]$).
  3. На $Fe^{3+}$ с роданидом калия ($KSCN$).

Ответ:

  1. $3Fe^{2+} + 2[Fe(CN)_6]^{3-} \rightarrow Fe_3[Fe(CN)_6]_2\downarrow$ (турнбуллева синь)
  2. $4Fe^{3+} + 3[Fe(CN)_6]^{4-} \rightarrow Fe_4[Fe(CN)_6]_3\downarrow$ (берлинская лазурь)
  3. $Fe^{3+} + 3SCN^- \rightleftarrows Fe(SCN)_3$ (раствор кроваво-красного цвета)

Пояснение: Это специфические и очень чувствительные реакции, которые используются в аналитической химии.

10. Видео эксперименты

Рекомендуем посмотреть опыты с железом на канале Thoisoi:

Олимпиадная задача (Железо - Глобальная)

Самый важный сплавный металл X растворяется в соляной (реакция 1) и разбавленной серной (реакция 10) кислотах с образованием бледно-зеленых растворов солей A и H. Соль H в виде кристаллогидрата широко известна в садоводстве как железный купорос. При горении X в токе хлора образуется бурая соль B (реакция 2).

Добавление щелочи к A дает белый осадок C (реакция 3), который на воздухе мгновенно зеленеет, а затем становится бурым осадком D (реакция 5). Этот же бурый осадок D выпадает при добавлении щелочи к соли B (реакция 4), а также при действии аммиака на соль I (реакция 12) (которая получается окислением H марганцовкой в кислой среде (реакция 11)). При сильном прокаливании D образуется красно-коричневый порошок E (минерал гематит / красный железняк) (реакция 6). Массовая доля кислорода в E ровно $30,00\%$. Однако при горении самого металла X в кислороде образуется смешанный оксид F (железная окалина) (реакция 7).

Для качественного обнаружения ионов металла используют соли: при добавлении желтой или красной кровяной соли к B (реакция 9) и A (реакция 8) соответственно выпадает один и тот же синий осадок G (берлинская лазурь / турнбулева синь).

Если металл X нагревать с серой, получается черный сульфид K (пирротин) (реакция 14), а при избытке серы — дисульфид L (минерал пирит / серный колчедан) (реакция 15), обладающий металлическим блеском, похожим на золото. Массовая доля серы в пирите составляет $53,33\%$. Обжиг пирита дает оксид E (реакция 16).

Высшая степень окисления металла достигается в щелочной среде: если подействовать бромом и щелочью на D, образуется насыщенно-фиолетовый раствор соли J (феррата калия) (реакция 13), в котором массовая доля металла равна $28,28\%$.

Схема превращений (13 веществ):

+ HCl + Cl₂, t° + KOH + KOH + O₂, H₂O t° + O₂, t° + K₃[Fe(CN)₆] + K₄[Fe(CN)₆] + H₂SO₄ (разб) + KMnO₄, H+ + NH₃·H₂O + Br₂, KOH, t° + S, t° + S, t° + O₂, t° X A B C D E F G H I J K L

Показать решение и уравнения реакций

Ответ

Шаг 1: Расшифровка веществ.
Красно-коричневый порошок E с $\omega(O) = 30,00\%$ — это $Fe_2O_3$ (гематит). $M = 112 + 48 = 160$. $\omega(O) = 48/160 = 0.30$.
Пирит L с $\omega(S) = 53,33\%$ — это $FeS_2$. $M = 56 + 64 = 120$. $\omega(S) = 64/120 \approx 0.5333$.
Феррат калия J с $\omega(Me) = 28,28\%$ — это $K_2FeO_4$. $M = 78 + 56 + 64 = 198$. $\omega(Fe) = 56/198 \approx 0.2828$.
Все расчеты подтверждают, что X — Железо.

Вещества: X = $Fe$, A = $FeCl_2$, B = $FeCl_3$, C = $Fe(OH)_2$, D = $Fe(OH)_3$, E = $Fe_2O_3$, F = $Fe_3O_4$, G = $KFe[Fe(CN)_6]$, H = $FeSO_4$, I = $Fe_2(SO_4)_3$, J = $K_2FeO_4$, K = $FeS$, L = $FeS_2$.

Реакции (16 уравнений):
1. $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$
2. $2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} 2FeCl_3$
3. $FeCl_2 + 2KOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2KCl$
4. $FeCl_3 + 3KOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3KCl$
5. $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$
6. $2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Fe_2O_3 + 3H_2O$
7. $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t^\circ} Fe_3O_4$
8. $FeCl_2 + K_3[Fe(CN)_6] \rightarrow KFe[Fe(CN)_6]\downarrow + 2KCl$
9. $FeCl_3 + K_4[Fe(CN)_6] \rightarrow KFe[Fe(CN)_6]\downarrow + 3KCl$
10. $Fe + H_2SO_4(разб) \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$
11. $10FeSO_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 8H_2O$
12. $Fe_2(SO_4)_3 + 6NH_3\cdot H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3\downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$
13. $2Fe(OH)_3 + 3Br_2 + 10KOH \xrightarrow{t^\circ} 2K_2FeO_4 + 6KBr + 8H_2O$
14. $Fe + S \xrightarrow{t^\circ} FeS$
15. $FeS + S \xrightarrow{t^\circ} FeS_2$
16. $4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Fe_2O_3 + 8SO_2\uparrow$

📝
Практика по неорганической химии
Проверь свои знания. Задания в формате ЕГЭ с подробными решениями.
📋 Зад. 5 — Классификация ⚗️ Зад. 6 — Свойства 🔬 Зад. 7 — Свойства (2) 🧪 Зад. 8 — Свойства (3) 🔗 Зад. 9 — Цепочки ✍️ Зад. 31 — Уравнения