Елементи VIII групи. Родина феруму

План

1. Загальна характеристика елементів VIII групи

2. Розповсюдження у природі елементів родини феруму

3. Добування, властивості, застосування Fe, Co, Ni

4. Добування чавуну та сталі

5. Важливіші сполуки елементів родини феруму та їх використання

Рекомендована література

Основна: [1, 2, 3]

Додаткова: [3, 4, 5, 7]

Міні-лексикон: феріти, ферати, чавун, сталь

1. Загальна характеристика елементів VIII групи

C.O.

26Fe: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s² +2, +3, +6

27Co: - 3d⁷4s² +2, +3

28Ni: - 3d⁸4s² +2, +3

Елементи	t^опл.	ρ, г/см^3	Ео (В)
Fe Co Ni		7,86 8,83 8,9	-0,44 -0,28 -0,25

Отримання металів:

1. Доменний процес: FeS₂ Fe₂O₃ Fe₃O₄ FeO Fe

2. Електролізом водних розчинів солей

FeSO₄ + 2H₂O = Fe + H₂ + O₂ + H₂SO₄

K^(-): Fe²⁺ + 2 ē = Fe

A⁽⁺⁾: 2H₂O - 4 ē = O₂ + 4H^-

3. Відновленням H₂, C, B, Si із оксидів цих металів:

Co₃O₄ + 4H₂ = 3Co +4 H₂O

3CoO₄ + 8 B = 9Co + 4B₂O₃

4. Карбонільний метод

Fe(CO)₅ = Fe +5 CO

2. Розповсюдження у природі елементів родини феруму

Fe: Fe₂O₃ - гематит

2FeO₃ ^. 3H₂O - бурий залізняк

Fe₃O₄ - магнетит

FeCO₃ -сидерит

FeS₂ - пірит

Co:CoAsS - кобальтін

Ni: FeS ^. NiS - пентлантід

3. Добування, властивості, застосування Fe, Co, Ni

а) відношення до простих речовин

_O2 FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄,

CoO,Co₂O₃, NiO

^S FeS, NiS, CoS

Me _C E₃C

Fe, Co, Ni_N2

^_

^H2O Fe₃O₄

Застосування Fe, Co, Ni

Fe Co, Ni

Fe – основа важкої для отримання легованих сталей,

промисловості нікелювання, в акумуляторах

4. Виготовлення чавуну та сталі

Сплави

Чавун Сталь

Сплав Fe із C, де вміст Сплав Fe із C, де вміст

карбону становить 2-4% карбону становить до 1,7%

- переробний - малоуглецева

(білий) чавун

- сірий чавун - середня, високоуглецева

- легований чавун - інструментальна

Основні технологічні процеси виплавки чавуну

1. Спалювання коксу:

С + О₂ = СО₂; СО₂ + С = 2 СО

2. Відновлення Fe:

3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂

FeO + CO = Fe + CO₂

2Fe + C = Fe₃C (цементит)

3. Утворення шлаків:

CaCO₃ = CaO + CO₂

MgCO₃ =MgO + CO₂

CaO + MgO + SiO₂ = CaMgSiO₃

4. Відношення до агресивних середовищ:

_H2O

Fe₃O₄+ H₂

^HCl FeCl₂, NiCl₂

_H2SO4(p) FeSO₄, NiSO₄

Me _{H2SO4(k) _}

Fe, Co, Ni _{_}

^HNO3(k)

^HNO3(p) Me(NO₃)₃ + NO + H₂O

_NaOH _

Fe

_{+2 +3 +6}

FeO Fe₂O₃FeO₃

Fe(OH)₂ Fe(OH)₃ Na₂FeO₄

FeCl₂, FeSO₄ FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃ ферат

_{+7 +2 +2 +3}

2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8H₂O

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃

Якісні реакції на:

а) йон Fe²⁺

3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 6KCl

б) йон Fe³⁺

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₂ + 12KCl - берлінська блакить

FeCl₃ + 3NH₄SCN = Fe(SCN)₃ + 3 KCl - темно-червоне забарвлення

Виробництво сталі здійснюється за допомогою реакції окиснення

C, Si, Mn, P, S.

Стадії

1. Окиснення Fe: 2Fe + O₂ = 2FeO

окиснення домішок C, Si, Mn, P, S за допомогою FeO

Si + 2 FeO = SiO₂ +2Fe; Mn + FeO = MnO + Fe

2. P + 5FeO = P₂O₅ + 5 Fe

C + FeO = CO + Fe

S + FeO = SO₂ + Fe

3. Утворення шлаків

MnO + SiO₂ = MnSiO₃

4CaO + P₂O₅ = Ca₃(PO₄)₂ ^. CaO - томасшлак

Способи одержання сталі:

1) киснево-конвертерний

2) мартенівський

3) томасівський

4) електротермічний

5. Важливіші сполуки елементів родини феруму та їх використання

Формула	Назва	Використання
FeS2	Пірит	Для отримання Н2SО4
FeSO4 ^. 7H2O	Залізний купорос	Як фунгіцид, для виробництва чорнил та мінеральних фарб
Fe2(SO4)3	Ферум (ІІІ) сульфат	Як коагулятор при очищенні води
CoCl2 ^. 6H2O	Хлорид Со(ІІ)	Як показник вологості
Ni2O3	Нікель (ІІІ) оксид	В акумуляторах

Питання для самоконтролю

1. Які елементи складають побічну групу VIII групи?

2. Які ступені окиснення характерні для елементів родини феруму?

3. Які кислотно-основні та окисно-відновні властивості мають оксидні та гідроксидні сполуки елементів підгрупи феруму?

4. Охарактеризуйте здатність до утворення комплексних сполук елементів підгрупи феруму.

5. Охарактеризуйте сферу використання елементів підгрупи феруму.

6. Допишіть рівняння реакцій:

Fe(OH)₃ + KOH =

FeCl₂ + KNO₂ + HCl =

FeCl₃ + SnCl₂ =

Fe + H₂O =

FeCO₃ + H₂O + CO =

Ni₂O₃ + HCl =

CoO + ZnO =

7. Зразок руди містить 90% Fe₃O₄, решта – пуста порода. Обчисліть масу Fe в 1 т руди.

8. У зразку руди, в складі якої знаходиться Fe₂O₃, червоного залізняку міститься 65%. Визначте відсотковий вміст оксиду в руді.

CПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Дата добавления: 2014-01-04