← Железо

Оксиды и гидроксиды железа

Три оксида, включая смешанный, и два гидроксида с разной устойчивостью.

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
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))