1. Железо бывает в трёх степенях окисления: 0 - это когда железо - простое вещество; +2 и +3.
2. Соответственно, у железа есть два оксида FeO и Fe2O3. Смесь этих оксидов называется железная окалина и обычно её состав записывают сочетанием двух формул FeO•Fe2O3 = Fe3O4. Переходы (окисление и восстановление) между всеми этими оксидами показаны на картинке:
3. Простое вещество железо взаимодействует с водяным паром (то есть с очень горячей водой). Это реакция замещения:
3Fe + 4H2O = Fe3O4+ 4H2
Обратите внимание, здесь образуется железная окалина.
4. Эта же железная окалина образуется, если железо соединяется с кислородом: 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄
5. Железо при нормальных условиях корродирует во влажном воздухе вот так: 2Fe + O2 +2H2O = 2Fe(OH)2
6. Гидроксид железа (II) быстро окисляется с образованием гидроксида железа (III), который называется ржавчиной:
4Fe(OH)2 + O2 +2H2O = 4Fe(OH)3
7. Если железо встречается со слабым окислителем, то оно окисляется только до +2. Например:
Fe + H2SO4 (разб.) = FeSO4+ H2↑
8. Если железо встречается с сильным окислителем, то оно окисляется до +3. Например:
3Fe + 8HNO3 (разб.) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Fe + 6HNO3 (конц.) = Fe(NO3)3+ 3NO2↑ + 3H2O
9. Концентрированная серная кислота растворяет железо только при нагревании:
2Fe + 6H2SO4 (конц.) = Fe2(SO4)3+ 3SO2↑ + 6H2O
10. Активные галогены окисляют железо до +3:
11. Сопропорционирование железа возможно:
Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2
12. Получить чистое железо можно, просто восстановив любой из его оксидов, например:
FeO + H2 = Fe + H2O
FeO + CO = Fe + CO2
Fe₂O₃ + CO = 2FeO + CO₂
А вот вам хороший школьный эксперимент о коррозии железа в разных средах.
Однако, это всё - логичные свойства, которые легко запомнить. А вот несколько особенных особенностей, которые придётся выучить:
13. Амфотерный оксид железа Fe2O3 не растворяется в щелочах, как можно было бы ожидать. Но, при сплавлении в муфельной печи при температуре около 600°C происходят понятные процессы:
Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O
Также в муфельной печи: Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2↑
14. Ферраты - соединения железа, в которых он обладает своей высшей степенью окисления +6 образуются вот так:
Fe + 3 KNO3 + 2 KOH = K2FeO4 + 3 KNO2 + H2O
2 Fe2O3 + KClO3 + KOH = K2FeO4 + KCl + 2 H2O
Fe2O3 + 3 KNO3 + 4 KOH = 2 K2FeO4 + 3 KNO2 + 2 H2O
Обратите внимание, во всех случаях нужна щелочная среда.
Ну и, для полноты картины, картинка из "Рувики":
Довольно редкое и качественное видео синтеза феррата в лаборатории: