Лабораторная работа № 4 «Изучение свойств железа и его соединений». Цель: Изучить физические и химические свойства железа. Проделать качественные реакции на двухвалентное и…
Лабораторная работа № 4 «Изучение свойств железа и его соединений». Цель: Изучить физические и химические свойства железа. Проделать качественные реакции на двухвалентное и трехвалентное железо. Закрепить умение работать с химическими реактивами, умение делать выводы и оформлять лабораторную работу. Оборудование и реактивы: Штатив для пробирок, пробирки, магнит, щипцы, сухое горючее, спички, железная проволока, железные стружки, раствор сульфата железа (II) FеSO4, раствор сульфата железа (III) Fе2(S04)з, растворы серной и соляной кислот, раствор красной кровяной соли и желтой кровяной соли. Теория вопроса: Железо является элементом побочной подгруппы восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева. Вместе с кобальтом и никелем, находящимися в той же подгруппе, оно образует семейство железа. Электронная формула атома железа такова: 1s22s22р63s23р63d64s2. Валентными могут быть электроны 4s- и Зd-подуровней. Для железа характерны степени окисления +2 и +З.Лишь при действии на соединения железа(Ш) очень сильных окислителей получают соединения с более высокими степенями окисления (обычно +6).Железо является достаточно активным металлом. При нагревании реагирует со многими неметаллами, например с кислородом, серой и хлором. Железо растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах. Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо. Железо является основным компонентом некоторых сплавов. Чугун - это сплав железа, содержащий от 2% до 6% углерода и другие компоненты (марганец, фосфор, серу). Сталь - это сплав железа с углеродом (не более 2%). Часто в сталь добавляют металлы (хром, никель, ванадий, молибден, вольфрам и др.) - легирующие добавки, которые улучшают качество сплава. Ход работы: Опыт №1. Изучение физических свойств железа. Что брали? Что делали? Что наблюдали? Вывод: Возьмите кусочек железной проволоки и попробуйте ее согнуть. Затем зажмите проволоку щипцами, накалите ее докрасна в пламени и попробуйте согнуть еще раз. Изменилась ли гибкость проволоки? Почему? Испытайте проволоку магнитом. Что наблюдаете? Опишите опыт и сделайте вывод о физических свойствах железа. Опыт №2. Изучение химических свойств железа. Взаимодействие с разбавленными кислотами. Что брали? Что делали? Что наблюдали? Вывод: В две пробирки положите по небольшому кусочку железной проволоки или несколько железных стружек. В одну пробирку добавьте 1 мл раствора соляной кислоты, а в другую пробирку столько же раствора серной кислоты. Содержимое обеих пробирок нагрейте. Что наблюдаете? Сравните действие соляной и серной кислот на железо. Опишите опыт, сделайте вывод и составьте уравнения химических реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде. Опыт №3. Качественная реакция на Fe2+. Что брали? Что делали? Что наблюдали? Вывод: В пробирку налейте 1 мл раствора FеSO4 и добавьте 2 капли раствора красной кровяной соли Кз[Fе(СN)6]. Что наблюдаете? Опишите опыт, сделайте вывод и составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде. Опыт №4. Качественная реакция на Fе3+ Что брали? Что делали? Что наблюдали? Вывод: В пробирку налейте 1 мл раствора Fе2(S04)з и добавьте 2 капли раствора желтой кровяной соли К4[Fе(СN)6]. Что наблюдаете? Опишите опыт, сделайте вывод и составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде. 5. Общий вывод.( на основе цели работы)
Лабораторная работа № 4
«Изучение свойств железа и его соединений»
Цель:
Изучить физические и химические свойства железа. Проделать качественные реакции на двухвалентное и трехвалентное железо. Закрепить умение работать с химическими реактивами, умение делать выводы и оформлять лабораторную работу.
Оборудование и реактивы:
- Штатив для пробирок
- Пробирки
- Магнит
- Щипцы
- Сухое горючее
- Спички
- Железная проволока
- Железные стружки
- Раствор сульфата железа (II) FeSO₄
- Раствор сульфата железа (III) Fe₂(SO₄)₃
- Растворы серной и соляной кислот
- Раствор красной кровяной соли
- Раствор желтой кровяной соли
Теория вопроса:
Железо является элементом побочной подгруппы восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева. Электронная формула атома железа: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s². Железо может проявлять степени окисления +2 и +3. Оно активно реагирует с кислородом, серой и другими неметаллическими веществами, а также растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах.
Ход работы:
Опыт №1. Изучение физических свойств железа.
Что брали?
- Кусочек железной проволоки.
Что делали?
- Согнули кусочек проволоки, затем нагрели ее до красна и попытались согнуть снова.
Что наблюдали?
- При нагревании проволока стала более пластичной и легко гнулась.
Вывод: Следовательно, тепловая обработка увеличивает пластичность железа, уменьшая хрупкость.
Испытание с магнитом.
- При поднесении магнита к железной проволоке проволока притягивалась.
Вывод о физических свойствах железа: Железо — магнитный металл, обладает пластичностью и хорошей проводимостью.
Опыт №2. Изучение химических свойств железа. Взаимодействие с разбавленными кислотами.
Что брали?
- Небольшие кусочки железной проволоки и железные стружки.
Что делали?
- В одну пробирку добавили 1 мл раствора соляной кислоты, а в другую — 1 мл раствора серной кислоты и нагревали.
Что наблюдали?
- При добавлении соляной кислоты наблюдали интенсивное выделение пузырьков газа, в то время как реакция с серной кислотой происходила медленнее.
Вывод: Соляная кислота реагирует с железом более активно.
- Уравнения реакций:
Соляная кислота:
- Молекулярное: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑
- Полное ионное: Fe + 2H⁺ + 2Cl⁻ → Fe²⁺ + 2Cl⁻ + H₂↑
- Сокращенное ионное: Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂↑
Серная кислота:
- Молекулярное: Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑
- Полное ионное: Fe + 2H⁺ + SO₄²⁻ → Fe²⁺ + SO₄²⁻ + H₂↑
- Сокращенное ионное: Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂↑
Опыт №3. Качественная реакция на Fe²⁺.
Что брали?
- 1 мл раствора FeSO₄.
Что делали?
- Добавили 2 капли раствора красной кровяной соли (К₃[Fe(CN)₆]).
Что наблюдали?
- Образование красного осадка - ферроцианид железа (II).
Вывод: Наличие Fe²⁺ подтверждается образованием красного осадка.
- Уравнение реакции:
- Молекулярное: 3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓ + 3K₂SO₄
- Полное ионное: 3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]³⁻ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓
- Сокращенное ионное: 3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]³⁻ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓
Опыт №4. Качественная реакция на Fe³⁺.
Что брали?
- 1 мл раствора Fe₂(SO₄)₃.
Что делали?
- Добавили 2 капли раствора желтой кровяной соли (K₄[Fe(CN)₆]).
Что наблюдали?
- Образование темно-синего осадка.
Вывод: Наличие Fe³⁺ подтверждается образованием темно-синего осадка - ферроцианид железа (III).
- Уравнение реакции:
- Молекулярное: 2Fe₂(SO₄)₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] → 6K₂SO₄ + Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓
- Полное ионное: 4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]⁴⁻ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓
- Сокращенное ионное: 4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]⁴⁻ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓
Общий вывод:
С помощью данной лабораторной работы были изучены физические и химические свойства железа, проведены качественные реакции с его соединениями (с Fe²⁺ и Fe³⁺). Железо проявляет как металлургические, так и химические свойства, включая реакции с кислотами и образованием хелатных соединений. Данная работа подтвердила важность железа в химических процессах и охарактеризовала его как активный металл с разнообразными валентными состояниями.
