Синтез трехвалентного железа
Использование гематита в качестве пигмента, входящего в состав некоторых видов керамики. Формы и модификации окиси трехвалентного железа в зависимости от способа получения. Растворимость окиси железа в воде и кислотах, проявления амфотерных свойств.
| Рубрика | Химия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.03.2015 |
| Размер файла | 19,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Цель работы - приобрести опыт выполнения синтеза соединений неорганической химии, применить все свои знания, которые были получены за год обучения в университете, на практике синтеза вещества.
Fe2O3 в природе встречается в виде красного железняка (гематита), образующего плотную зернистую, землистую или чешуйчатую массу серо-стального цвета, черного или красно-бурого цвета. Мы решили провести синтез Fe2O3, так как его несложно получить в лабораторных условиях, и он имеет практическое значение. Гематит служит важным сырьем для черной металлургии, используется в качестве пигмента, входит в состав некоторых видов керамики.
Теоретическая часть
Физические и химические свойства
Окись трехвалентного железа известна в нескольких формах в зависимости от способа получения. Модификация б-Fe2O3 парамагнитна и образуется окислением железа на воздухе при температуре выше 200°. Модификация г-Fe2O3 ферромагнитна и образуется окислением железа на воздухе при температуре ниже 200°, а также окислением Fe3O4. Модификация д-Fe2O3 ферромагнитна и образуется окислением растворов солей железа(II) в щелочах.
б-Fe2O3 встречается в природе в виде минерала гематита. Он имеет структуру корунда, но ионы кислорода образуют гексагональную плотную упаковку, в которой атомы железа занимают октаэдрические пустоты. Данное соединение представляет собой красный порошок с плотностью 5,24г/см3, который плавится при 1550°.
• Оксид железа(III) растворим в кислотах с образованием солей железа (III):
Fe2O3 + 6 HCl = 2FeCl3 + 3H2O
• При сплавлении реагирует с щелочами и карбонатами с образованием ферритов:
Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2
• Сильные восстановители (водород, углерод, монооксид углерода) последовательно восстанавливают его до магнетита при высоких температурах
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
• Термически разлагается при 1565°:
3Fe2O3 = 2Fe3O4 + ЅO2
Методики синтеза оксида железа (III)
• Непосредственным окислением железа:
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
• Прокаливанием Fe(OH)3 при 400°:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
• Прокаливанием Fe(NO3)3 · 6H2O при 600-800°:
4Fe(NO3)3·6H2O = 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 + 24H2O
• Прокаливанием карбоната FeCO3 при 500° на воздухе:
4FeCO3 + O2 = 2Fe2O3 + 2CO2
• Прокаливанием FeSO4 или FeS2 на воздухе:
2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3
4FeS2 + 11O2 = Fe2O3 + 4SO2
Экспериментальная часть
Перечень приборов и реактивов
• Весы технохимические
• Химический стакан на 100 мл
• Стеклянная палочка
• Фильтровальная бумага
• Дистиллированная вода (H2O)
• Воронка Бюхнера
• Водный хлорид железа(III)
• Гидроксид натрия
Количественные расчеты
В практическом виде нужно получить 3 г Fe2O3
Расчет ведем по реакциям:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
• Рассчитали молярную массу:
M(Fe2O3) = 104 г/моль
M(FeCl3) = 162,5 г/моль
M(FeCl3·6H2O) = 270,5 г/моль
M(NaOH) = 40 г/моль
• Рассчитали необходимое количество веществ:
n=m/M
n (Fe2O3) = 3/104 = 0,0288(моль)
n (Fe(OH)3) = 2n (Fe2O3) = n (FeCl3) = 0,058(моль)
n (NaOH) = 3n (FeCl3) = 0,174 (моль)
• Рассчитали массу хлорида железа(III):
m (FeCl3) = 0,058 * 162,5 = 9,43(г)
• Рассчитали массу гидроксида натрия:
m(NaOH) = 0,174 * 40 = 6,96(г)
• Находим m(FeCl3·6H2O) (имеется в лаборатории), зная массу безводной соли
M(FeCl3) - m (FeCl3)
M(FeCl3·6H2O) - x
X = 9,43*270,5/162,5 = 15,7(г) - масса соли шестиводной
Ответ: для получения 3г(Fe2O3) нужно 6,96 г(NaOH) и 15,7 г(FeCl3·6H2O)
Описание выбранной методики
При выборе методики я руководствовалась наличием необходимых реактивов и оборудования, которые мне необходимы для эксперимента. Проанализировав все перечисленные, в пункте 1.2. методики, я выбрала получение оксида железа(III) прокаливанием гидроксида железа(III) при температуре.
Ход выполнения работы:
• Взвесили на аналитических весах навеску 15,7 г (FeCl3·6H2O). Высыпали в химический стакан со 100 мл дистиллированной воды. Хорошо перемешали.
• Взвесили на аналитических весах навеску 6,96 г (NaOH). Высыпали в химический стакан со 100 мл дистиллированной воды. Хорошо перемешали.
• В стакан с раствором хлорида железа(III) по стеклянной палочке влили раствор щелочи. Выпал объемный коричневый осадок.
• Взвесить фильтр, положить в воронку Бюхнера, немного смочить водой. Вылить полученный раствор. Оставить фильтровать.
• Фильтрат поставить в муфельный шкаф до полного обезвоживания при температуре 400°.
Термодинамические расчеты
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl
ДG° = (-700,1 - 3*384) - (-334,2 - 3*380,7) = -375,8 <0, значит реакция протекает самопроизвольно
2. 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
|
ДH°, кДж/моль |
ДG°, кДж/моль |
ДS°Дж/моль*град |
||
|
Fe(OH)3 |
-827,2 |
-700,1 |
105 |
|
|
Fe2O3 |
-822,7 |
-740,8 |
87,5 |
|
|
H2O |
-286,0 |
--237,4 |
70,0 |
ДHєfр-ии = ?viДH°fпрод. ? ?viДH°fисход.
ДGєfр-ии = ?viДG°fпрод. ? ?viДG°fисход.
ДSєfр-ии = ?viДS°fпрод. ? ?viДS°fисход.
ДG = ДH - TДS
ДH° = (-827.2-3*286,0) - 2 * (-827,2) = -40,8(кДж/моль)
ДG° = (-740,8 - 3*237,4) - 2 * (-700,1) = -52,8(кДж/моль)
ДS° = (87,5 + 3*70,0) - 2*105 = 87,5*10-3(кДж/моль*град)
-52,8 = -40,8 - T*87.5*10-3
T = 137,14К
t = 410°
Данную реакцию нужно проводить при 410 °
Результаты эксперимента
Высушенное вещество с помощью стеклянной палочки перенесли на предварительно взвешенную кальку и взвесили полученную соль на электронных весах.
m полученного оксида = 2,51г.
Рассчитаем практический выход Fe2O3
з = ( mпр/mтеор )·100 % = (2,51/3)·100 % = 84 %
Рассчитаем погрешность:
Дm = | mпр- mтеор| = | 2,51 - 3 | = 0,49 г
у = ( Дm/mтеор )·100 % = ( 0,49/3)·100 % = 16 %
Заключение
железо гематит кислота трехвалентный
Полученный порошок оксид железа(III) красно-коричневого цвета. Обладает хорошей растворимостью в воде и кислотах, проявляет амфотерные свойства, образуя ферриты.
Практический выход оксида составляет 84%, а погрешность - 16%. Погрешность объясняется потерями вещества при переносе вещества из стакана на фильтровальную бумагу и из фильтровальной бумаги в тигель.
Выбранная нами методика синтеза не требует больших затрат средств и электроэнергии, проста в использовании.
Список использованной литературы
1. Скорик Н. А. Неорганическая химия: лабораторные, семинарские и практические занятия / Н. А. Скорик, Л. П. Борило, Н. М. Коротченко. Томск: изд-во Том. ун-та, 1997. 252 с.
2. Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия: учебник для студ. вузов / В.И. Спицын, Л.И. Мартыненко. М.: Изд-во МГУ,1994. 624 с.
3. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: учебник для студ. нехим. вузов / Р. Рипан, И. Четян. М.: Изд-во МИР,1971. 872 с.
4. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия: учебник для студ. вузов / Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. М.: Изд-во МИР,1969. 592 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Запасы железных руд России. История получения железа. Основные физические и химические свойства железа. Способы обнаружения в растворе соединений железа. Применение железа, его сплавов и соединений. Сплавы железа с углеродом. Роль железа в организме.
реферат [19,6 K], добавлен 02.11.2009Физические свойства элементов VIIIB группы и их соединений, в частности, соединений железа. Анализ комплексных соединений железа (II) и железа (III) с различными лигандами с точки зрения теории кристаллического поля. Строение цианидных комплексов железа.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.02.2011Электронное строение железа, характерные степени окисления. Нахождение железа в природе, способы получения, применение. Парамагнитные сине-зеленые моноклинные кристаллы. Соединения железа, их физические и химические свойства, биологическое значение.
реферат [256,2 K], добавлен 08.06.2014Физико-химические характеристики окиси пропилена. Промышленные методы получения этого соединения. Схема производства окиси пропилена хлоргидринным методом. Пероксидная и кумольная технологии получения. Совместное производство окиси пропилена и стирола.
курсовая работа [343,7 K], добавлен 16.07.2015Строение и химические свойства сульфата железа (II), азотной и серной кислоты. Кристаллогидраты, двойные соли. Плотность и температура кипения азотной кислоты. Получение сернокислого железа (III) окислением сернокислого железа (II) азотной кислотой.
курсовая работа [92,2 K], добавлен 07.11.2014История производства и использования железа. Общая характеристика элемента, строение атома. Степени окисления и примеры соединений, основные реакции. Нахождение железа в природе, применение. Содержание железа в земной коре. Биологическая роль железа.
презентация [5,3 M], добавлен 09.05.2012История открытия железа. Положение химического элемента в периодической системе и строение атома. Нахождение железа в природе, его соединения, физические и химические свойства. Способы получения и применение железа, его воздействие на организм человека.
презентация [8,5 M], добавлен 04.01.2015Общие сведения о порфиринах и родственных соединениях. Синтез комплексов железа с порфиразинами и фталоцианином. Получение водорастворимого биядерного комплекса фталоцианина железа и его модификация. Изучение биядерных комплексов в присутствии брома.
магистерская работа [792,6 K], добавлен 04.04.2015Исследования Михаила Васильевича Ломоносова. Атомно-молекулярная концепция. Варианты работы "О действии химических растворителей вообще". Исследования растворимости гидрата окиси железа и уксуснокислой меди в азотной кислоте. Пропаганда химических знаний.
презентация [112,6 K], добавлен 13.02.2012Железо - один из самых распространенных металлов в земной коре. Свойства и использование железа. Доменная печь. Железные руды – гематит и магнетит. Выплавка чугуна из железной руды. Комплексные соединения железа.
реферат [10,2 K], добавлен 22.05.2007Методы определения железа в почвах: атомно-абсорбционный и комплексонометрический. Соотношение групп соединений железа в различных почвах. Методики определения подвижных форм железа с помощью роданида аммония. Эталонные растворы для проведения анализа.
контрольная работа [400,1 K], добавлен 08.12.2010Виды, формы содержания железа в природе. Пробы подготовки в анализе в твердых веществах и получение из природного сырья. Определение Fe2+ в керамических изделиях. Атомно-абсорбционный и комплексонометрический методы нахождения железа в твердых материалах.
курсовая работа [65,1 K], добавлен 22.06.2014Сущность и методика фотометрического определения железа с сульфосалициловой кислотой. Происхождение молекулярных спектров поглощения. Изучение основного закона светопоглощения. Аппаратура и техника фотометрических измерений, оборудование и реактивы.
курсовая работа [422,1 K], добавлен 14.06.2014Железоуглеродистые сплавы, стали и чугуны: взаимодействии железа с углеродом, а также с многочисленными легирующими элементами по о диаграмме железо – углерод. Плавление чистого железа и системы железа с углеродом в зависимости от фазового состояния.
реферат [20,1 K], добавлен 10.01.2010Классификация методов количественного анализа. Химическая посуда и оборудование в гравиметрическом анализе; правила обращения с аналитическими весами. Расчет навески исследуемого вещества и количества осадителя. Способы определения железа в растворах.
практическая работа [2,2 M], добавлен 22.04.2012Виды спиртов, их применение, физические свойства (кипение и растворимость в воде). Ассоциаты спиртов и их строение. Способы получения спиртов: гидрогенизация окиси углерода, ферментация, брожение, гидратация алкенов, оксимеркурирование-демеркурирование.
реферат [116,8 K], добавлен 04.02.2009Изучение химических методов получения порошков: восстановление оксидов и солей металлов твердыми или газообразными восстановителями, диссоциация карбонилов и неустойчивых соединений, металлотермия. Извлечение железа из использованных автомобильных шин.
контрольная работа [198,7 K], добавлен 11.10.2010Понятие и классификация магнитных оксидов железа, их разновидности, физические и химические свойства, отличительные особенности. Получение y-Fe2O3 и Fe3O4, сферы его практического применения, определение и оценка магнитных свойств данного соединения.
курсовая работа [30,7 K], добавлен 16.10.2011Пигменты на основе смеси оксидов и гидроксидов железа. Свойства смешанных композиций желтого железооксидного пигмента и шунгита и возможность получения коричневых пигментов при прокалке таких смесей. Влияние температуры и времени прокалки на цвет.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 14.03.2013Обзор вариантов промышленного получения этиленгликоля из окиси этилена. Описание технологической схемы и сырья, используемого в производстве многотонажного синтеза этиленгликоля (окись этилена, вода), побочных продуктов (этиленгликоль, диэтиленгликоль).
курсовая работа [38,0 K], добавлен 06.04.2010
