Свойства и применение железа

Муниципально образовательное учреждение средняя образовательная школа №39

Четвертной проект на тему:

«Строение и свойства железа»

Выполнил:

Проверил:

Хабаровск 2007г.

Содержание

1. Введение……………………………………………………3

2. Свойства и использование железа. Доменная печь…………..…..4

3. Список литературы…………………………………………………..8

Введение

Железо - один из самых распространенных металлов в земной коре. Люди научились извлекать железо из руды и обрабатывать его около 4 тыс. лет назад.

Содержание железа в земной коре составляет 4,65%, а в целом наша планета состоит из железа почти на 35%. В основном оно сосредоточено в земном ядре.

В природе железо встречается в виде оксидов (соединений с кислородом) железных рудах. Две основные железные руды – это гематит и магнетит. Гематит – одна из основных железных руд. Этот минерал часто образует комки, похожие на почки, - конкреции.

С XIV в. для выплавки чугуна из железной руды, смешанной с коксом, стали применять доменные печи. Чугун – это почти чистое железо с примесью углерода, который включается в железо в доменной печи при сгорании кокса. Углерод придает чугуну твердость.

Со второй половины XIX в. все больше чугуна начали перерабатывать в сталь. Сталь содержит меньше углерода, чем чугун, и поэтому она более пластична и устойчива к резким ударным нагрузкам. При выплавке стали углерод частично удаляют из чугуна путем продувания кислорода через расплав и добавляют в сталь разные металлы, каждый из которых придает ей особые свойства.

Свойства и использование железа. Доменная печь.

Железную руду, кокс и известняк помещают в шахту доменной печи. Руда содержит оксид железа, кокс получают нагреванием угля без доступа воздуха, а известняк состоит из карбоната кальция. Горячий воздух подается в нижнюю часть доменной печи. По мере сгорания кокса содержащийся в нем углерод вступает в реакцию с кислородом воздуха, в ходе которой образуется оксид углерода. Горящий кокс нагревает сырье в нижней части печи до температуры выше 1600 градусов по Цельсию. При такой температуре кислород, содержащийся в оксиде железа, вступает в реакцию оксидом углерода. В результате получается диоксид углерода, а из руды высвобождается практически чистое железо(чугун) и стекает на дно печи. Расплавленный чугун выливают из нижней части печи каждые 3-4 часа. Известняк взаимодействует с песком, глиной и другими содержащимися в руде примесями, образуя так называемый шлак. Расплавленный шлак, будучи легче чугунного расплава, скапливается на поверхности металла и время от времени удаляется из печи через специальное отверстие – летку.

Железо – VIII В группы.

Электронная конфигурация его тома:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d .Это металл, простое вещество – восстановитель средней силы. Основные степени окисления железа в соединениях:+2,+3. оксид железа (II) FeO – основный оксид, его гидратная форма Fe(OH)2 - нерастворимое основание, обладает восстановительными свойствами. Оксид железа (III)Fe2O3 – основный оксид с признаками амфотерного оксида. Его гидроксид Fe(OH)3- амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. Соединения железа(III) – слабые окислители. Из соединений железа они наиболее химически инертны.

Чистое железо, не содержащее примесей, - прочный и пластичный металл, который легко куется и прокатывается. Железо притягивается магнитом. Плотность металла 7,87 г/см³, относится к тяжелым металлам(черная металургия). Температура плавления 1535 градусов по Цельсию, кипения – 3200 градусов по Цельсию.

С простыми веществами железо реагирует только при высокой температуре: сгорает на воздухе с образованием оксида Fe2O3, хлором окисляется Fe +3 .

2Fe+3Cl2=2FeCl3 - хлорид железа (III).

При нагревании с серой образуется сульфид железа (II)FeS,с углеродом – карбид железа Fe3C.

В разбавленных растворах хлороводородной (соляной) и серной кислот железо растворяется с образованием соединений Fe(II):

Fe+2HCl=FeCl2+H2-.

Разбавленная азотная и концентрированная серная кислота окисляют железо до Fe+3:

Fe+4HCl=Fe(NO3)3+NO+2H2O,

2Fe+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O.

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, создавая на поверхности защитную оксидную пленку.

Железо вытесняет малоактивные металлы из растворов их солей:

Fe+CuSO4=FeSO4=Cu.

Гидроксид железа (II) окисляется кислородом воздуха:

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3.

Соединения железа (III) – оксид и гидроксид – обладют амфотерными свойствами. Так, оксид реагирует при нагревании с основными оксидами:

Fe2O3+CaO=Ca(FeO2)2.

Свежеосажденный гидроксид железа (III) легко растворяется в кислотах:

Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O.

В щелочах Fe(OH)3 растворяется только при длительном кипячении:

Fe(OH)3+NaOH=Na[Fe(OH)4].

Железо (III) образует многочисленные комплексные соединения: гидратные комплексы при гидролизе. Качественными реакциями на ионы Fe+3 и Fe+3 также являются реакции с образованием окрашенных комплексных соединений:

Fe+2

FeSO4+K3[Fe(CN)6]=KFe[Fe(CN)6]-+K2SO4

4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]=Fe4[Fe(CN)6]3-+12KCl

Взаимопереходы ионов железа при передаче электронов:

Fe+2 Fe+3

обусловливают работу дыхательных ферментов (цитохромов) , в частности, гемоглобина, переносящего кислород от органов дыхания ко всем клеткам организма.

Список литературы

1. «Химия и научно-технический прогресс», И.Н.Семенов, А.С.Максимов, А.А.Макареня, Москва “Просвещение” 1999г. .(для учеников 10-11 классов)

2. «Энциклопедический словарь юного химика», Москва 2000г.

3. «Необычные свойства обычных металлов», В.А.Займовский, Т.Л.Колупаева, библиотека “Квант”