ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Утворення і застосування металів сімейства заліза

Чисте залізо утворюють електролізом розчинівFeSО₄ або FeСl₂, а також відновленням оксидів заліза воднем при нагріванні. Кобальт і нікель утворюють при відновленні їх оксидів вугіллям, воднем або алюмінієм, а також електролізом їх солей.

В промисловості залізо виплавляють із руд шляхом його відновлення коксом при високих температурах. При цьому отримують чавун, який містить 93-95% Fe, 2-4% С і домішки Силіцію, Мангану, Сульфуру, Фосфору. Чавун є сплавом Феруму з перерахованими елементами. Але виробляють також хромистий, хромонікелевий, мідистий, алюмінієвий чавуни. Велика роль в техніці відводиться легованим сталям. Нержавіючі сталі ( 12% Сr і більше) не підлягають корозії на повітрі, стійкі до кислот та луг. Швидкоріжуча сталь (3,8 -4,8% Сr і 17,5 – 18,5% W) зберігає свої властивості при нагріванні до 600-700⁰С.

Кобальт має велике значення в виробництві легованих сталей, особливо швидкоріжучих магнітних і жаростійких сталей.

Нікель грає важливу роль в виробництві спеціальних сталей. Його використовують в сплавах з іншими металами, наприклад міддю, алюмінієм, оловом, свинцем. Сплав нікелю з міддю використовують для виготовлення монет. Ніхром має великий електричний опір. Сплави константан і нікелін характеризуються низькими значеннями електричної провідності, майже не залежної від температури.

Кобальт і нікель використовують також для виготовлення каталізаторів.

2. Запитання для самоконтролю і контролю знань

1. В чому полягають особливості будови атомів d-елементів VIІІ групи сімейства Феруму?

2. Які ступені окиснення в сполуках проявляють d-елементи VIІІ групи сімейства Феруму?

3. Які фізичні властивості заліза, кобальту, нікелю?

4. З якими простими речовинами взаємодіють дані метили, за яких умов? Які властивості в даних окисно-відновних процесах вони проявляють?

5. Як дані метали взаємодіють з водою, з кислотами?

6. Складіть рівняння хімічних реакцій, які підтверджують хімічні властивості даних металів.

7. Поясніть характер оксидів та гідроксидів даних металів. Доведіть це за допомогою рівнянь хімічних реакцій.

8. Поясніть окисно-відновні властивості солей даних металів. Доведіть це за допомогою рівнянь хімічних реакцій.

9. Як хімічним способом довести наявність основних, амфотерних властивостей сполук даних металів?

10. У вигляді яких сполук Ферум, Кобальт, Нікель знаходиться в природі?

11. Як дані метали та їх сполуки застосовуються в металургійному виробництві? Які сплави з застосуванням даних металів виготовляють?

Завдання для самоконтролю

Рівень А

1. Залізні ошурки масою 14 г окиснили надлишком брому. Одержаний продукт розчинили в 0,8 л води. Визначте масову частку (%) речовини в одержаному розчині.

2. Визначте об’єм повітря (н. у.) та масу піриту, масова частка домішок в якому становить 10%, які необхідно використати для добування 2,5 т сульфур (ІV) оксиду.

3. На суміш заліза і міді масою 10 г подіяли надлишком хлоридної кислоти. При цьому виділилось 2,8 л водню (н. у.). Визначте масову частку (%) заліза в вихідній суміші.

Рівень В

1. На залізо масою 13,89 г подіяли надлишком нітратної кислоти. Обчисліть об’єм нітроген (ІІ) оксиду, що виділився, при температурі 30⁰С і тиску 105 кПа.

2. Крізь розчин ферум (ІІ) хлориду та розчин ферум (ІІІ) хлориду, які містились у різних електролізерах, пропускали електричний струм силою 4А протягом 0,2 год. Визначте маси металів, які виділились за цей час на електродах в кожному електролізері, якщо електроліз солей не завершився.

3. Яку масу заліза можна одержати при взаємодії 5,33 г ферум (ІІІ) оксиду, що містить домішки силіцій (ІV) оксиду, масова частка яких становить 10%, та коксу масою 1,8 г?

Рівень С

1. На суміш заліза, ферум (ІІІ) оксиду та кварцового піску масою 160 г подіяли розчином нітратної кислоти. При йьому утворилось 387,2 г ферум (ІІІ) нітрату і 51,2 г нерозчинного залишку. Який об’єм хлоридної кислоти (ρ = 1,1 г/мл, ω(%) = 20%) необхідно використати на розчинення такої ж за складом і масою суміші?

2. На часткове відновлення ферум (ІІІ) оксиду масою 96 г витратили карбон (ІІ) оксид об’ємом 4,48 л (н. у.). Визначте формулу утвореного оксиду.

3. Яку масу чавуну, де масова частка Феруму становить 95%, можна добути з червоного залізняка масою 20 г, масова частка Феруму в якому становить 60%?

Експериментальна частина

Дослід 1. Дослідження дії кислот на залізо.

Рівень А

Досліди проводьте під тягою! В три пробірки налийте по 2-3 мл одного з розбавлених розчинів хлоридної, сульфатної та нітратної кислот. В кожну з пробірок опустіть по декілька шматочків заліза. Які гази виділяються в пробірках? Поясніть, чому в пробірці з нітратною кислотою виділяється бурий газ NО₂, хоча реакція іде за схемою: Fe + НNО₃ = Fe(NО₃)₃ + NО + H₂О. Запишіть спостереження. Складіть рівняння хімічних реакцій, розставте коефіцієнти методом електронного балансу. Зробіть висновки.

Рівень В

Досліди проводьте під тягою! В пробірку налийте 2-3 мл концентрованої нітратної кислоти, опустіть в неї добре очищений залізний цвях і тримайте в кислоті 10-15 хвилин. Потім цвях промийте водою, осушіть фільтрувальним папером, почистіть один бік його наждачним папером і занурте в розчин купрум (ІІ) сульфату. Спостерігайте, що відбувається на очищеній і неочищеній поверхні цвяха. Поясніть спостереження та запишіть їх. Складіть рівняння хімічних реакцій. Зробіть висновки.

Рівень С

Обґрунтуйте теоретично взаємодію заліза з розбавленою та концентрованою сульфатною кислотою за звичайних умов і при нагріванні. Проаналізуйте відміни в проходженні процесів. Перевірте експериментально зроблені припущення. Пробірку з концентрованою сульфатною кислотою нагрівайте обережно! Наявність катіонів Fe²⁺ та Fe³⁺ перевірте за допомогою якісної реакції на Fe³⁺ з калій тіоціонатом. Спостерігайте за зміною забарвлення уважно, тому що в кислому середовищі [Fe(SCN)₃] швидко розкладається. Складіть рівняння хімічних реакцій. Запишіть спостереження. Зробіть висновки.

Дослід 2. Дослідження відновлювальних властивостей солей Феруму (ІІ).

Рівень А

Налийте в дві пробірки по 1-2 мл розчину ферум (ІІ) сульфату. В одну з них додайте розчин аргентум нітрату, злегка нагрійте пробірку, не доводячи до кипіння. На який процес вказує поява на внутрішніх стінках пробірки срібного дзеркала? Потім в обидві пробірки додайте розчин калій тіоціонату. В якій пробірці з’являється червоне забарвлення? Поясніть, чому. Розставте в рівнянні реакції коефіцієнти методом електронного балансу:

AgNO₃ + FeSО₄ = Ag + Fe(NO₃)₃ + Fe₂(SО₄)₃.

Запишіть спостереження. Зробіть висновки.

Рівень В

В три пробірки налийте по 1-2 мл розчину ферум (ІІ) сульфату. В одну з них додайте хлорну воду, а в другу розчин калію перманганату. Потім в кожну з трьох пробірок додайте по 1-2 мл розчину калій тіоціонату KSCN. Порівняйте забарвлення розчинів в обох пробірках. Закінчіть рівняння хімічних реакцій: FeSО₄ + Н₂О + Сl₂ = FeОНSО₄ + …

FeSО₄ + Н₂О + КMnO₄ = … + K₂SО₄ + KOH.

Запишіть спостереження. Зробіть висновки.

Рівень С

Обґрунтуйте теоретично взаємодію ферум (ІІ) сульфату з гідроген пероксидом в кислому та лужному середовищах. Перевірте експериментально зроблені припущення. Проведіть необхідні якісні реакції. Складіть рівняння хімічних реакцій. Запишіть спостереження. Зробіть висновки.

Дослід 3. Дослідження окислювальних властивостей солей Феруму (ІІІ).

Рівень А

В пробірку налийте 1-2 мл розчину ферум (ІІІ) хлориду, додайте 1-2 мл розчину калій йодиду. В який колір забарвився розчин? Доведіть утворення молекулярного йоду в пробірці за допомогою крохмалю. Складіть рівняння хімічної реакції. Запишіть спостереження. Зробіть висновки.

Рівень В

Помістіть в дві пробірки по1-2 мл розчину ферум (ІІІ) хлориду. В одну з них додайте 1 мл розчину сульфідної кислоти, а в другу – розчин амоній сульфіду. Чи однаковий колір випавших осадів? Чому при дії даних сполук на ферум (ІІІ) хлорид не випав осад ферум (ІІІ) сульфіду? Якою властивістю Феруму (ІІІ) пояснюється поява в обох пробірках колоїдного осаду сірки? Складіть рівняння хімічної реакції. Запишіть спостереження. Зробіть висновки.

Рівень С

Теоретично обґрунтуйте проходження окисно-відновної реакції між ферум (ІІІ) хлоридом і натрій сульфітом за участю води. Проведіть експеримент, додавши в пробірку з 1-2 мл розчину ферум (ІІІ) хлориду декілька кристаликів натрій сульфіту. При цьому спочатку з’являється буро-червоне забарвлення малостійкого ферум (ІІІ) сульфіту. Пробірку нагрійте. Доведіть проходження хімічної реакції за допомогою якісної реакції. Запишіть спостереження. Зробіть висновки.