Самостоятельная работа по теме «Железо и его соединения». 2 -вариант
Часть I. ответьте на вопросы или закончите предложение:
1. В каком периоде в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева расположено железо?
2. Чему равен заряд ядра атома железа?
3. Составьте схему строения атома железа.
4. Чему может быть равна степень окисления железа в соединениях?
5. Какие свойства проявляют атомы железа при взаимодействии с другими веществами?
6. Какого цвета получится осадок в результате обменной реакции между хлоридом железа(III) и гидроксидом натрия?
7. Перечислите названия и формулы природных соединений железа.
8. Биологическая роль железа велика, потому что оно …
9. Назовите несколько веществ, с которыми железо не вступает в химические реакции.
10. Назовите реактивы, при которых можно распознать ионы железа (III) в растворе.
Часть 2. Дайте полный развернутый ответ на задание:
1. Исправьте ошибки в уравнениях химических реакций (запишите их в тетрадь без ошибок)
1) 2Fe + 3S = Fe2S3 2) 2Fe + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2↑ 3) Fe(ОН)3=FeО + Н2О 4) 2Fe + О2 = 2FeО
2. С какими из перечисленных веществ реагирует железо: сера, цинк, хлор; раствор серной кислоты; раствор сульфата меди (II). Запишите уравнения возможных реакций. Назовите продукты реакции. Любую реакцию разберите как окислительно-восстановительную.
3. Закончите уравнения химических реакций. Для первой реакции составьте полное и сокращенное ионное уравнение.
1) Fe(ОН)3 + NаОН → 2) Fe(ОН)3 → 3) FeO + НCl → 4) FeО + H2SO4 (раствор) →
5) Fe2(SO4)3+ КOH → 6) Fe2O3 + C →
4. Решите задачу: Какую массу алюминия необходимо взять для получения 5,6 г железа из оксида железа (II) алюминотермическим .
Обоснование: Железо имеет атомный номер 26, что означает, что у него 26 электронов. Период определяет количество электронных оболочек, и так как у железа 4 электронные оболочки (K-оболочка, L-оболочка, M-оболочка, N-оболочка), то оно расположено в периоде 4.
2. Заряд ядра атома железа равен +26.
Обоснование: Заряд ядра определяется количеством протонов, которые равны атомному номеру элемента. В случае железа атомный номер равен 26, поэтому заряд ядра будет равен +26.
3. Схема строения атома железа:
Fe
|
| - - - - -
| |
| Fe |
| |
| - - - - -
|
Fe
Обоснование: Атом железа имеет 26 электронов, располагающихся на разных уровнях энергии. Первые два электрона находятся на первом уровне энергии в 1s-орбитали. Остальные 24 электрона распределяются на боевых энергетических уровнях в следующем порядке: 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d.
4. Степень окисления железа в соединениях может быть различной и зависит от конкретного соединения. Железо может иметь степень окисления +2 или +3.
Обоснование: Железо имеет 26 электронов. Если оно отдает 2 электрона при взаимодействии с другими элементами, степень окисления будет +2. Если оно отдает 3 электрона, то степень окисления будет +3.
5. Атомы железа проявляют следующие свойства при взаимодействии с другими веществами:
- Способность образования соединений, включая соли, оксиды, гидроксиды.
- Железо проявляет амфотерное поведение, то есть способность реагировать как с кислотами, так и с щелочами.
- Железо способно к окислительно-восстановительным реакциям.
- Имеет способность образовывать связи с другими элементами, образуя комплексные соединения.
6. Осадок в результате обменной реакции между хлоридом железа (III) и гидроксидом натрия будет коричневого цвета.
Обоснование: Хлорид железа (III) имеет железо с +3 степенью окисления, а гидроксид натрия содержит ионы Na+ и OH-. При реакции между ними образуется осадок гидроксида железа (III), который имеет коричневый цвет.
7. Природные соединения железа:
- Гематит (Fe2O3) - самый распространенный минерал железа.
- Глюконат железа (C12H22FeO14) - используется в медицине как источник железа для организма.
- Лимонит (FeO(OH)·nH2O) - минерал, обладающий желтовато-коричневым цветом.
8. Биологическая роль железа велика, потому что оно является необходимым элементом для образования гемоглобина, который отвечает за транспортировку кислорода в организме.
9. Железо не вступает в химические реакции с веществами, такими как хлор, натрий, кислород (в обычных условиях).
10. Для распознавания ионов железа (III) в растворе можно использовать реактивы, такие как гидроксид натрия (NaOH) или аммиак (NH3).
Обоснование: Хлорид железа (III), например, образует осадок гидроксида железа (III) в результате реакции с гидроксидом натрия или аммиаком.
Часть 2:
1. Исправленные уравнения химических реакций без ошибок:
1) 2Fe + 3S = Fe2S3
2) 2Fe + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2↑
3) 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2О
4) 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
2. Железо реагирует с серой, цинком, хлором, раствором серной кислоты и раствором сульфата меди (II). Примеры реакций и их продукты:
- Реакция железа с серой: Fe + S = FeS
- Реакция железа с цинком: Fe + ZnSO4 = FeSO4 + Zn
- Реакция железа с хлором: Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
- Реакция железа с серной кислотой: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
- Реакция железа с раствором сульфата меди (II): Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Любая из этих реакций можно рассмотреть как окислительно-восстановительную, так как железо окисляется, отдавая электроны другим веществам.
3. Завершенные уравнения химических реакций:
1) Fe(OH)3 + NaOH → Fe(OH)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3Na+ + 3OH-
2) Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2О
3) FeO + 2HCl → FeCl2 + H2↑
4) Fe(OH)2 + H2SO4 (раствор) → FeSO4 + 2H2O
5) Fe2(SO4)3 + 6KOH → 2Fe(OH)3 + 3K2SO4
6) 4Fe2O3 + 6C → 8Fe + 6CO2
4. Решение задачи:
Для решения задачи необходимо знать соотношение масс между алюминием и железом в оксиде железа (II). Известно, что масса алюминия должна быть такой, чтобы получить 5,6 г железа. Дано, что масса железа можно получить из оксида железа (II). Поэтому можно использовать пропорцию:
(масса железа)/(масса алюминия) = (масса железа в оксиде железа (II))/(масса алюминия в алюминотермическом процессе)
Масса железа в оксиде железа (II) равна молекулярной массе FeO (55,85 г/моль) умноженной на число моль железа, равное 5,6 г/масса FeO.
Масса алюминия в алюминотермическом процессе равна молекулярной массе Al (26,98 г/моль) умноженной на число моль железа, принимая во внимание соотношение масс между алюминием и железом в оксиде железа (II).
Подставим значения и найдем массу алюминия:
(масса железа)/(масса алюминия) = (55,85 г/моль * (5,6 г/55,85 г/моль))/(26,98 г/моль) = 5,6 г * 55,85 г/моль / 26,98 г/моль
Вычислите последнее выражение, и получите массу алюминия, необходимую для получения 5,6 г железа из оксида железа (II) в алюминотермическом процессе.