Реакции с железом - одни из самых часто встречающихся реакций в заданиях №31 ЕГЭ по химии. Сегодня смотрим реакции железа как простого вещества и обращаем внимание на то, в какую степень окисления переходит железо (обратите внимание, что мы не будем рассматривать образование ферратов (VI), т.к. эти реакции не встречаются во второй части ЕГЭ).
Итак, наши реакции железа Fe:
Железо может реагировать со многими неметаллами.
Но не все реакции встречаются в КИМ (контрольно-измерительных материалах). Чем это можно объяснить? Тем, что не все реакции протекают однозначно, не везде образуются вещества постоянного состава, поэтому остановимся на известных реакциях железа и определенных неметаллов, таких как хлор, бром, йод, сера и кислород.
Железо с хлором и бромом переходит в степень окисления +3, а вот с серой и йодом железо переходит в степень окисления +2, обратите на это внимание!
1. 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃
2. 2Fe + 3Br₂ → 2FeBr₃
3. Fe + S → FeS
4. Fe + I₂ → FeI₂
Далее рассмотрим взаимодействие железа с кислородом.
В зависимости от условий можно получить различные продукты: Fe₃O₄ или Fe₂O₃. От чего зависит вид продукта, который нам следует записывать в реакции? В первую очередь от текста задания, внимательно читаем и определяем по признакам продукт, который нам необходимо указать:
5. 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄
Железо так горит на воздухе (в кислороде воздуха), из-за небольшого содержания кислорода в воздухе (21% по объему) железо не может сгореть полностью только до +3. Могут указать продукт по цвету, например, черный цвет, и мы должны понять, что в результате реакции образовалось соединение Fe₃O₄.
6. 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
Железо так горит в чистом кислороде. Могут указать продукт по цвету, например, красно-коричневый цвет и мы должны понять, что в результате реакции образовалось соединение Fe₂O₃.
Железо во влажном воздухе - так могут описать эту реакцию в заданиях №31:
7. 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃
При температуре красного каления железо способно к реакции с водой (парами воды в данных условиях):
8. 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
Железо может выталкивать более слабые металлы из оксидов и солей:
9. Fe + CuO → Cu + FeO
10. Fe + CuSO₄ → Cu + FeSO₄
Обратим внимание на то, в какую степень окисления переходит железо в результате реакций с оксидами металлов и солями металлов, когда выталкивает их из соединения, это будет железо в степени окисления +2.
Интересные реакции сопропорционирования железа:
11. Fe₂O₃ + Fe → 3FeO
12. 2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂
13. Fe(NO₃)₃ + Fe → 2Fe(NO₃)₂
Взаимодействие железа с кислотами:
Обратим внимание на то, в каких случаях железо переходит в степень окисления +2, а в каких - в +3.
Если железо реагирует с кислотой не окислителем по аниону (например HCl, HBr, H₃PO₄, H₂SO₄ разб. р-р), то в этом случае окислителем будет водород, и железо с таким "скромным" окислителем будет переходить только в степень окисления +2:
14. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂
15. Fe + 2HBr→ FeBr₂ + H₂
16. Fe + H₂SO₄ р-р→ FeSO₄ + H₂
А вот с кислотами окислителями по аниону (например H₂SO₄ конц. р-р, HNO₃ в любом виде), в которых окислителем уже будет центральный атом-неметалл (сера, азот), железо переходит в степень окисления +3:
17. 2Fe + 6H₂SO₄ конц. р-р, t → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 3H₂O
18. Fe + 6HNO₃ конц. р-р, t → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O
19. Fe + 4HNO₃ р-р → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O
20. 8Fe + 30HNO₃ оч. разб. р-р → 8Fe(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O
Так же в статье "Самые неоднозначные реакции соединений железа ..." собраны популярные реакции по соединениям железа.
Удачного повторения!
В телеграмм-канале можно найти еще больше информации для подготовки к ЕГЭ по химии 2025.