Знакомимся — железная окалина!
И не говорите потом, что впервые про неё слышите!
Железная окалина, также известная как Fe₃O₄ или FeO⋅Fe₂O₃, представляет собой сложный двойной оксид, в котором железо проявляет две степени окисления: +2 и +3.
В природе встречается в виде минерала магнетита, который также известен как магнитный железняк.
Способы получения железной окалины.
1. Взаимодействие железа с парами воды при высокой температуре:
3Fe + 4Н₂О = Fe₃O₄ + 4Н₂
2. Горение железа на воздухе:
3Fe + 2О₂ = Fe₃O₄
3. Частичное восстановление оксида железа (III) с использованием железа, водорода, углерода или угарного газа:
Fe₂O₃ + Fe = Fe₃O₄
Fe₂O₃ + Н₂ = Fe₃O₄ + 4Н₂О
3Fe₂O₃ + С = 2Fe₃O₄ + СО↑
3Fe₂O₃ + СО = 2Fe₃O₄ + СО₂↑
В химических реакциях железная окалина ведёт себя по-разному, проявляя свойства, которые характерны для железа в различных степенях окисления: и +2, и +3.
Давайте более детально рассмотрим эти свойства!
Химические свойства железной окалины.
1. Реагирует с восстановителями С, СО и Н₂, а также с более активными металлами, например, с алюминием или цинком, с образованием железа:
Fe₃O₄ + 4С = 3Fe + 4СО↑
Fe₃O₄ + 4СО = 3Fe + 4СО₂↑
Fe₃O₄ + 4Н₂ = 3Fe + 4Н₂О
3Fe₃O₄ + 8AI = 9Fe +4AI₂О₃
Fe₃O₄ + 4Zn = 3Fe + 4ZnО
2. Неполное восстановление железной окалины углеродом, угарным газом или водородом.
При недостатке восстановителя может образоваться не сам металл, а его оксид FeO, где у железа степень окисления +2!
Fe₃O₄ + С = 3FeO + CO↑
Fe₃O₄ + СО = 3FeO + CO₂↑
Fe₃O₄ + Н₂ = 3FeO + Н₂О
3. В реакции с кислородом образует оксид железа (III):
4Fe₃O₄ + О₂ = 6Fe₂O₃
4. Реагирует с кислотами - неокислителями HCl, НВr, H₂SO₄ (разб.) с образованием двух солей железа и со степенью окисления +2, и со степенью окисления +3:
Fe₃O₄ + 8НCl = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4Н₂О
Fe₃O₄ + 8НВr = FeВr₂ + 2FeВr₃ + 4Н₂О
Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ (разб.) = FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4Н₂О
Внимание!
Данные реакции не являются окислительно-восстановительными!
В них элементы не меняют свои степени окисления!
5. А вот с йодоводородной кислотой у железной окалины протекает уже ОВР!
Fe₃O₄ + 8Нl = 3Fel₂ + l₂↓ + 4Н₂О
6. С кислотами-окислителями H₂SO₄ (конц.) и HNO₃ любой концентрации всегда идёт окислительно-восстановительная реакция:
2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ (конц.) = 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 10Н₂О
Fe₃O₄ +10HNO₃ (конц.) = 3Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 5Н₂О
3Fe₃O₄ + 28HNO₃ (разб.) = 9Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 14Н₂О
Внимание!
В реакциях железной окалины с азотной кислотой разной концентрации в продуктах выделяется разный газ!
Бурый газ NO₂, оксид азота (IV), выделяется при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой (HNO₃).
В то же время, с разбавленной HNO₃ образуется бесцветный газ NO, оксид азота (II).
7. В результате описанных выше химических реакций различные оксиды железа могут превращаться друг в друга.
Это можно представить в виде следующей схемы:
Учите химию и будьте внимательны!
Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤
Подписывайтесь на мой канал ХИМИЯ без лишних слов, я рада каждому из Вас!
Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!