Номер 3, страница 268 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

3. Охарактеризуйте химические свойства железа. С какими простыми веществами и при каких условиях оно реагирует?

Железо ($Fe$) — металл средней химической активности, расположенный в побочной подгруппе VIII группы периодической системы. Электронная конфигурация внешних уровней атома железа — $3d^64s^2$. В химических реакциях железо выступает в роли восстановителя, отдавая электроны и проявляя степени окисления +2, +3, реже +6. Наиболее устойчивыми и распространенными являются соединения железа со степенями окисления +2 и +3.

Взаимодействие с простыми веществами

Железо реагирует со многими неметаллами, как правило, при нагревании.

• С кислородом ($O_2$): Во влажном воздухе при обычной температуре железо медленно окисляется (этот процесс называют ржавлением) с образованием гидратированного оксида железа(III):
  $4Fe + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$ (продукт имеет переменный состав $Fe_2O_3 \cdot nH_2O$)
  При сжигании в чистом кислороде или на воздухе (при сильном нагревании) образуется железная окалина — смешанный оксид железа(II, III):
  $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} Fe_3O_4$ (или $FeO \cdot Fe_2O_3$)

• С галогенами: Железо реагирует с галогенами при нагревании. Сильные окислители, такие как фтор ($F_2$), хлор ($Cl_2$) и бром ($Br_2$), окисляют железо до степени окисления +3:
  $2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2FeCl_3$ (хлорид железа(III))
  Менее активный йод ($I_2$) окисляет железо только до степени окисления +2:
  $Fe + I_2 \xrightarrow{t^{\circ}} FeI_2$ (йодид железа(II))

• С серой ($\text{S}$): При сплавлении порошков железа и серы происходит реакция с образованием сульфида железа(II):
  $Fe + S \xrightarrow{t^{\circ}} FeS$

• С другими неметаллами: При очень высоких температурах железо может реагировать с азотом ($N_2$), фосфором ($\text{P}$), углеродом ($\text{C}$), кремнием ($Si$) с образованием соответствующих соединений — нитридов, фосфидов, карбида и силицидов:
  $3Fe + C \xrightarrow{t^{\circ}} Fe_3C$ (карбид железа, или цементит)
  $3Fe + P \xrightarrow{t^{\circ}} Fe_3P$ (фосфид железа)

Взаимодействие со сложными веществами (в рамках общей характеристики)

• С водой ($H_2O$): При комнатной температуре железо с водой не реагирует из-за защитной оксидной пленки. Однако раскаленное железо реагирует с водяным паром:
  $3Fe + 4H_2O (пар) \xrightarrow{700-900^{\circ}C} Fe_3O_4 + 4H_2\uparrow$

• С кислотами: Железо, стоящее в ряду активности металлов до водорода, реагирует с растворами кислот.
  С кислотами-неокислителями (например, $HCl$, разбавленная $H_2SO_4$) образуются соли железа(II) и выделяется водород:
  $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$
  С сильными кислотами-окислителями (например, азотной кислотой любой концентрации или концентрированной серной кислотой при нагревании) образуются соли железа(III), а не водород:
  $Fe + 4HNO_3 (разб.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO\uparrow + 2H_2O$
  Холодные концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо, делая его устойчивым к их дальнейшему воздействию.

• С растворами солей: Железо вытесняет менее активные металлы (стоящие правее его в ряду активности) из растворов их солей:
  $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Ответ: Железо — металл средней активности, проявляющий восстановительные свойства. С простыми веществами оно реагирует, как правило, при нагревании: с кислородом образует окалину ($Fe_3O_4$), с сильными галогенами ($Cl_2, Br_2$) — галогениды железа(III), с более слабыми ($I_2$) — галогениды железа(II), с серой — сульфид железа(II) ($FeS$). При высоких температурах также реагирует с углеродом, азотом, фосфором. Полная характеристика химических свойств включает также взаимодействие со сложными веществами: с водяным паром при сильном нагревании, с растворами кислот и с растворами солей менее активных металлов.