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सल्फर समीकरण के साथ लोहे की परस्पर क्रिया। धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया पर प्रतिक्रिया करने की संभावना का अध्ययन

आयरन परमाणु संख्या 26 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की चौथी अवधि के आठवें समूह के एक माध्यमिक उपसमूह का एक तत्व है। इसे प्रतीक Fe (lat। Ferrum) द्वारा नामित किया गया है। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातुओं में से एक (एल्यूमीनियम के बाद दूसरा स्थान)। मध्यम गतिविधि धातु, कम करने वाला एजेंट।

मुख्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ - +2, +3

साधारण पदार्थ लोहा एक उच्च रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ एक लचीला चांदी-सफेद धातु है: लोहा हवा में उच्च तापमान या उच्च आर्द्रता पर जल्दी से खराब हो जाता है। शुद्ध ऑक्सीजन में, लोहा जलता है, और सूक्ष्म रूप से बिखरी हुई अवस्था में, यह हवा में स्वतः प्रज्वलित होता है।

एक साधारण पदार्थ के रासायनिक गुण - लोहा:

ऑक्सीजन में जंग लगना और जलना

1) हवा में नमी (जंग लगने) की उपस्थिति में लोहा आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe (OH) 3

एक गर्म लोहे का तार ऑक्सीजन में जलता है, जिससे स्केल बनता है - आयरन ऑक्साइड (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° )

2) उच्च तापमान (700-900 डिग्री सेल्सियस) पर, लोहा जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है:

3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) लोहा गर्म करने पर अधातुओं के साथ अभिक्रिया करता है:

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °C)

Fe + S - t° → FeS (600 °С)

Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° )

4) वोल्टेज की एक श्रृंखला में, यह हाइड्रोजन के बाईं ओर है, तनु एसिड एचसीएल और एच 2 एसओ 4 के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि लोहा (II) लवण बनता है और हाइड्रोजन निकलता है:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (प्रतिक्रियाएं बिना वायु पहुंच के की जाती हैं, अन्यथा Fe +2 को ऑक्सीजन द्वारा Fe +3 में धीरे-धीरे परिवर्तित किया जाता है)

Fe + H 2 SO 4 (diff.) → FeSO 4 + H 2

सांद्र ऑक्सीकरण अम्लों में, लोहा गर्म होने पर ही घुलता है, यह तुरंत Fe 3+ धनायन में चला जाता है:

2Fe + 6H 2 SO 4 (संक्षिप्त) - t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (संक्षिप्त) - t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(ठंड में, केंद्रित नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड) निष्क्रिय करना

कॉपर सल्फेट के नीले रंग के घोल में डुबोई गई लोहे की कील को धीरे-धीरे लाल धात्विक तांबे के लेप से ढक दिया जाता है।

5) लोहा धातुओं को उनके लवणों के विलयन में दायीं ओर विस्थापित करता है।

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

लोहे की उभयचरता केवल उबलने के दौरान केंद्रित क्षार में प्रकट होती है:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2

और सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोफेरेट (II) का एक अवक्षेप बनता है।

तकनीकी लोहा- कार्बन के साथ लोहे की मिश्र धातु: कच्चा लोहा में 2.06-6.67% C होता है, इस्पात 0.02-2.06% सी, अन्य प्राकृतिक अशुद्धियां (एस, पी, सी) और कृत्रिम रूप से पेश किए गए विशेष योजक (एमएन, नी, सीआर) अक्सर मौजूद होते हैं, जो लौह मिश्र धातुओं को तकनीकी रूप से उपयोगी गुण देता है - कठोरता, थर्मल और संक्षारण प्रतिरोध, लचीलापन, आदि। . .

ब्लास्ट फर्नेस आयरन उत्पादन प्रक्रिया

लोहे के उत्पादन की ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं:

ए) सल्फाइड और कार्बोनेट अयस्कों की तैयारी (भुना हुआ) - ऑक्साइड अयस्क में रूपांतरण:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° , -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° , -CO 2)

बी) गर्म विस्फोट के साथ जलता हुआ कोक:

सी (कोक) + ओ 2 (वायु) → सीओ 2 (600-700 डिग्री सेल्सियस) सीओ 2 + सी (कोक) 2CO (700-1000 डिग्री सेल्सियस)

ग) ऑक्साइड अयस्क का कार्बन मोनोऑक्साइड CO के साथ क्रमिक अपचयन:

Fe2O3 →(सीओ)(फे II फे 2 III) हे 4 →(सीओ) FeO →(सीओ)फ़े

d) लोहे का कार्बराइजेशन (6.67% C तक) और कच्चा लोहा का पिघलना:

फे (टी ) →(सी(कोक)900-1200°С) Fe (g) (कच्चा लोहा, t pl 1145°С)

कच्चा लोहा में सीमेंटाइट Fe2C और ग्रेफाइट हमेशा अनाज के रूप में मौजूद होते हैं।

इस्पात उत्पादन

स्टील में कच्चा लोहा का पुनर्वितरण विशेष भट्टियों (कनवर्टर, ओपन-चूल्हा, इलेक्ट्रिक) में किया जाता है, जो हीटिंग की विधि में भिन्न होता है; प्रक्रिया तापमान 1700-2000 डिग्री सेल्सियस। ऑक्सीजन युक्त हवा को उड़ाने से कच्चा लोहा, साथ ही सल्फर, फास्फोरस और सिलिकॉन ऑक्साइड के रूप में अतिरिक्त कार्बन जल जाता है। इस मामले में, ऑक्साइड या तो निकास गैसों (सीओ 2, एसओ 2) के रूप में कब्जा कर लिया जाता है, या आसानी से अलग किए गए स्लैग में बंधे होते हैं - सीए 3 (पीओ 4) 2 और सीएएसआईओ 3 का मिश्रण। विशेष स्टील प्राप्त करने के लिए, अन्य धातुओं के मिश्र धातु योजक को भट्ठी में पेश किया जाता है।

रसीदउद्योग में शुद्ध लोहा - लोहे के लवण के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस, उदाहरण के लिए:

FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (इलेक्ट्रोलिसिस)

(हाइड्रोजन के साथ लोहे के आक्साइड की कमी सहित अन्य विशेष तरीके हैं)।

शुद्ध लोहे का उपयोग विशेष मिश्र धातुओं के उत्पादन में किया जाता है, इलेक्ट्रोमैग्नेट और ट्रांसफार्मर के कोर के निर्माण में, कच्चा लोहा का उपयोग कास्टिंग और स्टील के उत्पादन में किया जाता है, स्टील का उपयोग संरचनात्मक और उपकरण सामग्री के रूप में किया जाता है, जिसमें पहनने, गर्मी और जंग शामिल हैं। -प्रतिरोधी सामग्री।

आयरन (द्वितीय) ऑक्साइड एफ ईओ . मूल गुणों की एक बड़ी प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड। काला, Fe 2+ O 2- की आयनिक संरचना है। गर्म होने पर, यह पहले विघटित होता है, फिर पुन: बनता है। यह हवा में लोहे के दहन के दौरान नहीं बनता है। पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। एसिड द्वारा विघटित, क्षार के साथ जुड़े हुए। नम हवा में धीरे-धीरे ऑक्सीकरण होता है। हाइड्रोजन, कोक द्वारा पुनर्प्राप्त। लोहे को गलाने की ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया में भाग लेता है। इसका उपयोग सिरेमिक और खनिज पेंट के एक घटक के रूप में किया जाता है। सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

4FeO (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° , 900-1000 ° )

FeO + 2HC1 (razb।) \u003d FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (संक्षिप्त) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + एनएक 4एफइहे3(लाल.) ट्राइऑक्सोफेरेट (द्वितीय)(400-500 डिग्री सेल्सियस)

FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (उच्च शुद्धता) (350 ° C)

FeO + C (कोक) \u003d Fe + CO (1000 ° C से ऊपर)

FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (नमी) + O 2 (वायु) → 4FeO (OH) (t)

6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° )

रसीदमें प्रयोगशालाओं: वायु पहुंच के बिना लोहे (II) यौगिकों का थर्मल अपघटन:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)

FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° )

डायरॉन ऑक्साइड (III) - लोहा ( द्वितीय ) ( फे II फे 2 III) हे 4 . डबल ऑक्साइड। काला, Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4 की आयनिक संरचना है। उच्च तापमान तक थर्मली स्थिर। पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। एसिड द्वारा विघटित। यह हाइड्रोजन, लाल-गर्म लोहे से कम हो जाता है। लोहे के उत्पादन की ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया में भाग लेता है। इसका उपयोग खनिज पेंट के एक घटक के रूप में किया जाता है ( मिनियम लोहा), चीनी मिट्टी की चीज़ें, रंगीन सीमेंट। इस्पात उत्पादों की सतह के विशेष ऑक्सीकरण का उत्पाद ( काला पड़ना, धुंधला पड़ना) संरचना भूरे रंग के जंग और लोहे पर काले पैमाने से मेल खाती है। Fe 3 O 4 सूत्र के उपयोग की अनुशंसा नहीं की जाती है। सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (1538 ° से ऊपर)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (razb।) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (संक्षिप्त) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (वायु) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° )

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (उच्च शुद्धता, 1000 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° , 560-700 ° )

रसीद:हवा में लोहे का दहन (देखें)।

मैग्नेटाइट

आयरन (III) ऑक्साइड एफ ई 2 ओ 3 . मूल गुणों की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड। लाल-भूरा, एक आयनिक संरचना है (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. उच्च तापमान तक ऊष्मीय रूप से स्थिर। यह हवा में लोहे के दहन के दौरान नहीं बनता है। पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, एक भूरा अनाकार हाइड्रेट Fe 2 O 3 nH 2 O घोल से अवक्षेपित होता है। धीरे-धीरे अम्ल और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह कार्बन मोनोऑक्साइड, पिघला हुआ लोहा द्वारा कम किया जाता है। अन्य धातुओं के ऑक्साइड के साथ मिश्र धातु और दोहरे ऑक्साइड बनाती है - स्पिनल्स(तकनीकी उत्पादों को फेराइट्स कहा जाता है)। इसका उपयोग ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में लोहे के गलाने में कच्चे माल के रूप में, अमोनिया के उत्पादन में उत्प्रेरक के रूप में, सिरेमिक, रंगीन सीमेंट और खनिज पेंट के एक घटक के रूप में, स्टील संरचनाओं के थर्माइट वेल्डिंग में ध्वनि और छवि वाहक के रूप में किया जाता है। स्टील और कांच के लिए पॉलिशिंग एजेंट के रूप में चुंबकीय टेप पर।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° )

Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb।) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (संक्षिप्त) → H 2 O+ 2 एनलेकिनएफइहे 2 (लाल)डाइऑक्सोफेरेट (III)

Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (अत्यधिक शुद्ध, 1050-1100 ° )

Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)

3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° )

रसीदप्रयोगशाला में - हवा में लोहे (III) लवण का तापीय अपघटन:

Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° )

4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° )

प्रकृति में - लौह ऑक्साइड अयस्क हेमेटाइटफे 2 ओ 3 और लिमोनाईटफे 2 ओ 3 एनएच 2 ओ

आयरन (द्वितीय) हाइड्रॉक्साइड एफ ई (ओएच) 2। मूल गुणों की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड। सफेद (कभी-कभी हरे रंग के साथ), Fe-OH बांड मुख्य रूप से सहसंयोजक होते हैं। थर्मली अस्थिर। हवा में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है, खासकर जब गीला (काला) होता है। पानी में अघुलनशील। तनु अम्लों, सांद्र क्षारों के साथ अभिक्रिया करता है। विशिष्ट पुनर्स्थापक। लोहे में जंग लगने वाला एक मध्यवर्ती उत्पाद। इसका उपयोग लौह-निकल बैटरी के सक्रिय द्रव्यमान के निर्माण में किया जाता है।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, atm.N 2 में)

Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb।) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 (नीला-हरा) (उबलते)

4Fe(OH) 2 (निलंबन) + O 2 (वायु) → 4FeO (OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe (OH) 2 (निलंबन) + H 2 O 2 (razb।) \u003d 2FeO (OH) + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + KNO 3 (संक्षिप्त) \u003d FeO (OH) + NO + KOH (60 ° )

रसीदअक्रिय वातावरण में क्षार या अमोनिया हाइड्रेट के साथ विलयन से वर्षा:

Fe 2+ + 2OH (रज़ब।) = एफई (ओएच) 2

फे 2+ + 2 (एनएच 3 एच 2 ओ) = एफई (ओएच) 2+ 2NH4

आयरन मेटाहाइड्रॉक्साइड एफ ईओ (ओएच)। मूल गुणों की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड। हल्का भूरा, Fe-O और Fe-OH बांड मुख्य रूप से सहसंयोजक होते हैं। गर्म करने पर यह बिना पिघले विघटित हो जाता है। पानी में अघुलनशील। यह भूरे रंग के अनाकार पॉलीहाइड्रेट Fe 2 O 3 nH 2 O के रूप में घोल से अवक्षेपित होता है, जिसे पतला क्षारीय घोल में रखने पर या सूखने पर FeO (OH) में बदल जाता है। अम्ल, ठोस क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है। कमजोर ऑक्सीकरण और कम करने वाला एजेंट। Fe(OH) 2 के साथ सिन्जेड। लोहे में जंग लगने वाला एक मध्यवर्ती उत्पाद। यह कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक के रूप में, निकास गैस अवशोषक के रूप में, पीले खनिज पेंट और तामचीनी के लिए आधार के रूप में प्रयोग किया जाता है।

कनेक्शन संरचना Fe(OH) 3 ज्ञात नहीं है (प्राप्त नहीं)।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

फे 2 ओ 3। एनएच 2 ओ→( 200-250 °С, —एच 2 हे) FeO(OH)→( हवा में 560-700°C, -H2O)→फे 2 ओ 3

FeO (OH) + ZNS1 (razb।) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ फ़े 2 हे 3 . राष्ट्रीय राजमार्ग 2 हे-कोलोइड(NaOH (संक्षिप्त))

FeO(OH)→ एनएक 3 [एफई (ओएच) 6]सफेद, ना 5 और के 4, क्रमशः; दोनों ही मामलों में, एक ही संरचना और संरचना का एक नीला उत्पाद, KFe III, अवक्षेपित होता है। प्रयोगशाला में, इस अवक्षेप को कहा जाता है हल्का नीला, या टर्नबुल नीला:

फे 2+ + के + + 3- = केएफई III

फे 3+ + के + + 4- = केएफई III

प्रारंभिक अभिकर्मकों और प्रतिक्रिया उत्पाद के रासायनिक नाम:

K 3 Fe III - पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (III)

K 4 Fe III - पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II)

केएफई III - हेक्सासायनोफेरेट (द्वितीय) लोहा (III) पोटेशियम

इसके अलावा, थायोसाइनेट आयन एनसीएस - Fe 3+ आयनों के लिए एक अच्छा अभिकर्मक है, लोहा (III) इसके साथ जुड़ता है, और एक चमकदार लाल ("खूनी") रंग दिखाई देता है:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

इस अभिकर्मक के साथ (उदाहरण के लिए, केएनसीएस नमक के रूप में), यहां तक कि लोहे (III) के निशान भी नल के पानी में पाए जा सकते हैं यदि यह अंदर से जंग से ढके लोहे के पाइप से गुजरता है।

परिचय

व्यक्तिगत तत्वों के रासायनिक गुणों का अध्ययन आधुनिक स्कूल में रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम का एक अभिन्न अंग है, जो आगमनात्मक दृष्टिकोण के आधार पर, उनके भौतिक-रासायनिक के आधार पर तत्वों की रासायनिक बातचीत की विशेषताओं के बारे में एक धारणा बनाने की अनुमति देता है। विशेषताएँ। हालांकि, स्कूल की रासायनिक प्रयोगशाला की क्षमताएं हमेशा किसी तत्व के रासायनिक गुणों की निर्भरता को रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली, सरल पदार्थों की संरचनात्मक विशेषताओं में उसकी स्थिति पर पूरी तरह से प्रदर्शित करने की अनुमति नहीं देती हैं।

रासायनिक घटनाओं और भौतिक लोगों के बीच अंतर को प्रदर्शित करने के लिए और व्यक्तिगत रासायनिक तत्वों की विशेषताओं के अध्ययन में सल्फर के रासायनिक गुणों का उपयोग रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम के अध्ययन की शुरुआत में किया जाता है। दिशानिर्देशों में सबसे अधिक अनुशंसित प्रदर्शन रासायनिक घटना के उदाहरण के रूप में और सल्फर के ऑक्सीकरण गुणों के उदाहरण के रूप में लोहे के साथ सल्फर की बातचीत है। लेकिन ज्यादातर मामलों में, यह प्रतिक्रिया या तो आगे नहीं बढ़ती है, या इसके पाठ्यक्रम के परिणामों का मूल्यांकन नग्न आंखों से नहीं किया जा सकता है। इस प्रयोग के संचालन के लिए विभिन्न विकल्पों को अक्सर परिणामों की कम प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता की विशेषता होती है, जो उन्हें उपरोक्त प्रक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए व्यवस्थित रूप से उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है। इसलिए, ऐसे विकल्पों की खोज करना प्रासंगिक है जो एक स्कूल रासायनिक प्रयोगशाला की विशेषताओं के लिए पर्याप्त, सल्फर के साथ लोहे की बातचीत की प्रक्रिया को प्रदर्शित करने के लिए एक विकल्प का गठन कर सकते हैं।

लक्ष्य:एक स्कूल प्रयोगशाला में सल्फर की धातुओं के साथ अन्योन्यक्रिया पर प्रतिक्रिया करने की संभावना की जांच करें।

कार्य:

सल्फर की मुख्य भौतिक और रासायनिक विशेषताओं का निर्धारण;

धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रियाओं के संचालन और प्रवाह के लिए स्थितियों का विश्लेषण करें;

धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया के कार्यान्वयन के लिए ज्ञात विधियों का अध्ययन करना;

प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए सिस्टम का चयन करें;

स्कूल की रासायनिक प्रयोगशाला की स्थितियों के लिए चयनित प्रतिक्रियाओं की पर्याप्तता का आकलन करें।

अध्ययन की वस्तु:धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रियाएँ

अध्ययन का विषय:एक स्कूल प्रयोगशाला में सल्फर और धातुओं के बीच परस्पर क्रिया प्रतिक्रियाओं की व्यवहार्यता।

परिकल्पना:स्कूल की रासायनिक प्रयोगशाला की स्थितियों में सल्फर के साथ लोहे की बातचीत का एक विकल्प एक रासायनिक प्रतिक्रिया होगी जो स्पष्टता, पुनरुत्पादन, सापेक्ष सुरक्षा और अभिकारकों की उपलब्धता की आवश्यकताओं को पूरा करती है।

हम सल्फर के संक्षिप्त विवरण के साथ अपना काम शुरू करना चाहते हैं:

आवधिक प्रणाली में स्थिति: सल्फर अवधि 3 में है, समूह VI, मुख्य (ए) उपसमूह, एस-तत्वों से संबंधित है।

सल्फर की परमाणु संख्या 16 है, इसलिए सल्फर परमाणु का आवेश +16 है, इलेक्ट्रॉनों की संख्या 16 है। बाहरी स्तर में तीन इलेक्ट्रॉनिक स्तर 6 इलेक्ट्रॉन हैं

स्तरों द्वारा इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था की योजना:

-16 )))
2 8 6

32 एस सल्फर परमाणु के नाभिक में 16 प्रोटॉन (परमाणु चार्ज के बराबर) और 16 न्यूट्रॉन (परमाणु द्रव्यमान घटा प्रोटॉन की संख्या: 32 - 16 = 16) होते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक सूत्र: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

तालिका नंबर एक

सल्फर परमाणु की आयनीकरण क्षमता का मान

आयनीकरण क्षमता

ऊर्जा (ईवी)

ठंड में सल्फर बल्कि निष्क्रिय (जोर से केवल से जुड़ता है) फ्लोरीन), लेकिन गर्म करने पर यह बहुत प्रतिक्रियाशील हो जाता है - यह हैलाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है(आयोडीन को छोड़कर), ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और लगभग सभी धातुएँ। नतीजतनप्रतिक्रियाओं बाद के प्रकार से, संबंधित सल्फर यौगिक बनते हैं।

किसी अन्य तत्व की तरह, धातुओं के साथ बातचीत करते समय सल्फर की प्रतिक्रियाशीलता इस पर निर्भर करती है:

प्रतिक्रियाशील पदार्थों की गतिविधि। उदाहरण के लिए, सल्फर सबसे सक्रिय रूप से क्षार धातुओं के साथ बातचीत करेगा

प्रतिक्रिया तापमान पर यह प्रक्रिया की थर्मोडायनामिक विशेषताओं द्वारा समझाया गया है।

मानक परिस्थितियों में स्वतःस्फूर्त रासायनिक प्रतिक्रियाओं की थर्मोडायनामिक संभावना प्रतिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा द्वारा निर्धारित की जाती है:

Δजी 0 टी< 0 – прямая реакция протекает

ΔG 0 T > 0 - सीधी प्रतिक्रिया असंभव है

प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों के पीसने की डिग्री पर, क्योंकि सल्फर और धातु दोनों मुख्य रूप से ठोस अवस्था में प्रतिक्रिया करते हैं।

धातुओं के साथ सल्फर की अन्योन्य क्रिया की कुछ अभिक्रियाओं की ऊष्मागतिकी विशेषताएँ दी गई हैं स्लाइड 4 . में

तालिका से यह देखा जा सकता है कि सल्फर के लिए तनाव और कम सक्रिय धातुओं की श्रृंखला की शुरुआत की दोनों धातुओं के साथ बातचीत करना थर्मोडायनामिक रूप से संभव है।

इस प्रकार, सल्फर गर्म होने पर एक सक्रिय गैर-धातु है, जो उच्च गतिविधि (क्षारीय) और कम गतिविधि (चांदी, तांबा) दोनों की धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है।

धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया का अध्ययन

अनुसंधान के लिए प्रणालियों का चयन

धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया का अध्ययन करने के लिए, विभिन्न गतिविधियों वाले बेकेटोव श्रृंखला के विभिन्न स्थानों में स्थित धातुओं सहित प्रणालियों का चयन किया गया था।

निम्नलिखित मानदंड चयन शर्तों के रूप में निर्धारित किए गए थे: प्रदर्शन की गति, दृश्यता, प्रतिक्रिया की पूर्णता, सापेक्ष सुरक्षा, परिणाम की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता, पदार्थ भौतिक गुणों में स्पष्ट रूप से भिन्न होना चाहिए, स्कूल प्रयोगशाला में पदार्थों की उपस्थिति, सफल प्रयास हैं विशिष्ट धातुओं के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया करने के लिए।

किए गए प्रतिक्रियाओं की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता का आकलन करने के लिए, प्रत्येक प्रयोग को तीन बार किया गया था।

इन मानदंडों के आधार पर, प्रयोग के लिए निम्नलिखित प्रतिक्रिया प्रणालियों का चयन किया गया:

सल्फर और कॉपर Cu + S = CuS + 79 kJ/mol

कार्यप्रणाली और अपेक्षित प्रभाव

आइए 4 ग्राम सल्फर को पाउडर अवस्था में लें और इसे एक परखनली में डालें। एक परखनली में सल्फर को उबालने के लिए गरम करें। फिर एक तांबे का तार लें और उसे आंच पर गर्म करें। जब गंधक पिघल कर उबल जाए तो उसमें तांबे का तार डाल दें

अपेक्षित परिणाम:टेस्ट ट्यूब भूरे रंग के वाष्प से भर जाती है, तार गर्म हो जाता है और भंगुर सल्फाइड के गठन के साथ "जल जाता है"।

2. तांबे के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया।

प्रतिक्रिया बहुत स्पष्ट नहीं निकली, तांबे का सहज ताप भी नहीं हुआ। जब हाइड्रोक्लोरिक एसिड जोड़ा गया, तो कोई विशेष गैस विकास नहीं देखा गया।

सल्फर और आयरन Fe + S = FeS + 100.4 kJ/mol

कार्यप्रणाली और अपेक्षित प्रभाव

4 ग्राम गंधक का चूर्ण और 7 ग्राम लौह चूर्ण लेकर मिलाएं। परिणामी मिश्रण को एक परखनली में डालें। हम परखनली में पदार्थों को गर्म करते हैं

अपेक्षित परिणाम:मिश्रण का एक मजबूत सहज ताप होता है। परिणामस्वरूप लौह सल्फाइड को पाप किया जाता है। पदार्थ पानी से अलग नहीं होता है और चुंबक पर प्रतिक्रिया नहीं करता है।

1. लोहे के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया।

प्रयोगशाला स्थितियों में अवशेषों के बिना लौह सल्फाइड प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया करना व्यावहारिक रूप से असंभव है, यह निर्धारित करना बहुत मुश्किल है कि पदार्थों ने पूरी तरह से प्रतिक्रिया की है, प्रतिक्रिया मिश्रण का सहज ताप नहीं देखा जाता है। परिणामी पदार्थ की जाँच यह देखने के लिए की गई कि क्या यह आयरन सल्फाइड है। इसके लिए हमने एचसीएल का इस्तेमाल किया। जब हमने पदार्थ पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड गिराया, तो उसमें झाग आने लगा, हाइड्रोजन सल्फाइड निकला।

सल्फर और सोडियम 2ना + एस = ना 2 एस + 370.3 केजे / मोल

कार्यप्रणाली और अपेक्षित प्रभाव

4 ग्राम गंधक का चूर्ण लेकर मोर्टार में डालकर अच्छी तरह पीस लें

लगभग 2 ग्राम वजन के सोडियम का एक टुकड़ा काट लें। ऑक्साइड फिल्म को काट लें, उन्हें एक साथ पीस लें।

अपेक्षित परिणाम:प्रतिक्रिया हिंसक रूप से आगे बढ़ती है, अभिकर्मकों का आत्म-प्रज्वलन संभव है।

3. सोडियम के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया।

सोडियम के साथ सल्फर का परस्पर क्रिया अपने आप में एक खतरनाक और यादगार प्रयोग है। रगड़ने के कुछ सेकंड के बाद, पहली चिंगारी उड़ गई, मोर्टार में सोडियम और सल्फर भड़क गए और जलने लगे। जब उत्पाद हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ बातचीत करता है, तो हाइड्रोजन सल्फाइड सक्रिय रूप से जारी होता है।

सल्फर और जिंक Zn + S = ZnS + 209 kJ/mol

कार्यप्रणाली और अपेक्षित प्रभाव

गंधक और जिंक का चूर्ण लें, प्रत्येक 4 ग्राम, पदार्थों को मिलाएं। तैयार मिश्रण को एस्बेस्टस मेश पर डालें। हम पदार्थों के लिए एक गर्म मशाल लाते हैं

अपेक्षित परिणाम:प्रतिक्रिया तुरंत नहीं होती है, लेकिन हिंसक रूप से, एक हरी-नीली लौ बनती है।

4. जिंक के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया।

प्रतिक्रिया शुरू करना बहुत मुश्किल है, इसे शुरू करने के लिए मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों या उच्च तापमान के उपयोग की आवश्यकता होती है। पदार्थ हरी-नीली लौ के साथ चमकते हैं। जब लौ बुझती है, तो इस स्थान पर एक अवशेष रहता है हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ बातचीत करते समय, हाइड्रोजन सल्फाइड थोड़ा मुक्त होता है।

सल्फर और एल्यूमीनियम 2Al + 3S \u003d अल 2 S 3 + 509.0 kJ / mol

कार्यप्रणाली और अपेक्षित प्रभाव

4 ग्राम सल्फर तथा 2.5 ग्राम एल्युमिनियम का चूर्ण लेकर मिला लें। हम परिणामस्वरूप मिश्रण को एस्बेस्टस जाल पर रखते हैं। जलते हुए मैग्नीशियम के साथ मिश्रण को प्रज्वलित करें

अपेक्षित परिणाम:प्रतिक्रिया एक फ्लैश है।

5. एल्युमिनियम के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया।

प्रतिक्रिया के लिए एक सर्जक के रूप में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट को जोड़ने की आवश्यकता होती है। जलते हुए मैग्नीशियम के साथ प्रज्वलन के बाद, पीले-सफेद रंग का एक शक्तिशाली फ्लैश था, हाइड्रोजन सल्फाइड काफी सक्रिय रूप से जारी किया जाता है।

सल्फर और मैग्नीशियम एमजी + एस = एमजीएस + 346.0 केजे/मोल

कार्यप्रणाली और अपेक्षित प्रभाव

मैग्नीशियम की छीलन 2.5 ग्राम और सल्फर पाउडर 4 ग्राम लें और मिलाएं

परिणामी मिश्रण को एस्बेस्टस जाल पर रखा जाएगा। हम परिणामी मिश्रण में छींटे लाते हैं।

अपेक्षित परिणाम:प्रतिक्रिया के दौरान, एक शक्तिशाली फ्लैश होता है।

4. मैग्नीशियम के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया।

प्रतिक्रिया के लिए एक सर्जक के रूप में शुद्ध मैग्नीशियम को जोड़ने की आवश्यकता होती है। एक सफेद रंग का एक शक्तिशाली फ्लैश है, हाइड्रोजन सल्फाइड सक्रिय रूप से जारी किया जाता है।

उत्पादन

आयरन सल्फाइड प्राप्त करने की प्रतिक्रिया पूरी नहीं हुई, क्योंकि अवशेष प्लास्टिक सल्फर और लोहे के मिश्रण के रूप में बना रहा।

हाइड्रोजन सल्फाइड की सबसे सक्रिय रिहाई सोडियम सल्फाइड और मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम सल्फाइड में प्रकट हुई थी।

कॉपर सल्फाइड में हाइड्रोजन सल्फाइड की कम सक्रिय रिहाई थी।

सोडियम सल्फाइड प्राप्त करने के लिए प्रयोग करना खतरनाक है और स्कूल प्रयोगशाला में अनुशंसित नहीं है।

एल्युमिनियम, मैग्नीशियम और जिंक सल्फाइड के उत्पादन के लिए प्रतिक्रियाएँ स्कूल की परिस्थितियों में संचालन के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

अपेक्षित और वास्तविक परिणाम सोडियम, मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम के साथ सल्फर की बातचीत के साथ मेल खाते हैं।

निष्कर्ष

एक सामान्य स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम में रासायनिक घटना और सल्फर के ऑक्सीकरण गुणों को दर्शाने वाले उदाहरण के रूप में सल्फर के साथ लोहे की बातचीत को प्रदर्शित करने के लिए मौजूदा सिफारिशों के बावजूद, इस तरह के प्रयोग का वास्तविक कार्यान्वयन अक्सर एक दृश्य प्रभाव के साथ नहीं होता है।

इस प्रदर्शन के विकल्प का निर्धारण करते समय, उन प्रणालियों का चयन किया गया जो स्कूल प्रयोगशाला में दृश्यता, सुरक्षा और अभिकारकों की उपलब्धता की आवश्यकताओं को पूरा करती थीं। संभव विकल्पों के रूप में, तांबा, लोहा, जस्ता, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, सोडियम के साथ सल्फर की प्रतिक्रिया प्रणाली को चुना गया था, जिससे रसायन विज्ञान के पाठों में प्रदर्शन प्रयोगों के रूप में विभिन्न धातुओं के साथ सल्फर की बातचीत की प्रतिक्रिया का उपयोग करने की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने की अनुमति मिलती है।

प्रयोगों के परिणामों के आधार पर, यह निर्धारित किया गया था कि इन उद्देश्यों के लिए मध्यम-उच्च गतिविधि (मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम) की धातुओं के साथ सल्फर की प्रतिक्रिया प्रणालियों का उपयोग करना सबसे इष्टतम है।

प्रयोगों के आधार पर, एक वीडियो बनाया गया था जो धातुओं के साथ बातचीत के उदाहरण का उपयोग करके सल्फर के ऑक्सीकरण गुणों को प्रदर्शित करता है, जिससे पूर्ण पैमाने पर प्रयोग किए बिना इन गुणों का वर्णन करना संभव हो जाता है। एक अतिरिक्त सहायता के रूप में एक वेबसाइट बनाई गई है ( ), जो अन्य बातों के अलावा, अध्ययन के परिणामों को एक दृश्य रूप में प्रस्तुत करता है।

अध्ययन के परिणाम गैर-धातुओं, रासायनिक कैनेटीक्स और थर्मोडायनामिक्स के रासायनिक गुणों की विशेषताओं के गहन अध्ययन का आधार बन सकते हैं।

लोहे के रासायनिक गुणआइए विशिष्ट गैर-धातुओं - सल्फर और ऑक्सीजन के साथ इसकी बातचीत के उदाहरण पर विचार करें।

एक पेट्री डिश में आयरन और सल्फर क्रश्ड पाउडर अवस्था में मिलाएं। आइए स्टील की सुई को आग में गर्म करें और इसे अभिकर्मकों के मिश्रण से स्पर्श करें। लोहे और सल्फर के बीच एक हिंसक प्रतिक्रिया गर्मी और प्रकाश ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है। इन पदार्थों की परस्पर क्रिया का ठोस उत्पाद - लोहा (II) सल्फाइड - काला है। लोहे के विपरीत, यह चुंबक द्वारा आकर्षित नहीं होता है।

आयरन (II) सल्फाइड बनाने के लिए आयरन सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करता है। आइए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें:

ऑक्सीजन के साथ लोहे की प्रतिक्रिया के लिए भी पूर्व-हीटिंग की आवश्यकता होती है। एक मोटी दीवार वाले बर्तन में क्वार्ट्ज रेत डालें। आइए हम बहुत पतले लोहे के तार, तथाकथित लोहे के ऊन के एक बंडल को बर्नर की लौ में गर्म करें। चलो लाल-गर्म तार को ऑक्सीजन के साथ बर्तन में लाते हैं। एक चमकदार लौ के साथ लोहा जलता है, चिंगारी बिखेरता है - लोहे के पैमाने के लाल-गर्म कण Fe 3 O 4।

हवा में भी यही प्रतिक्रिया होती है, जब मशीनिंग के दौरान घर्षण द्वारा स्टील को अत्यधिक गर्म किया जाता है।

जब लोहे को ऑक्सीजन या हवा में जलाया जाता है, तो लोहे का पैमाना बनता है:

3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4, साइट से सामग्री

या 3Fe + 2O 2 \u003d FeO। Fe2O3।

आयरन ऑक्साइड एक ऐसा यौगिक है जिसमें आयरन के अलग-अलग वैलेंस वैल्यू होते हैं।

कनेक्शन की दोनों प्रतिक्रियाओं के पारित होने के साथ थर्मल और प्रकाश ऊर्जा की रिहाई होती है।

इस पृष्ठ पर, विषयों पर सामग्री:

आयरन सल्फाइड ऑक्सीजन के साथ किस प्रकार की प्रतिक्रिया है
लोहे और सल्फर के बीच एक समीकरण लिखिए
ऑक्सीजन के साथ लोहे की प्रतिक्रियाओं का समीकरण
सल्फर के साथ लोहे के संयोजन की रासायनिक प्रतिक्रिया का एक उदाहरण
लोहे के साथ ऑक्सीजन की बातचीत के लिए समीकरण

इस मद के बारे में प्रश्न:

परिभाषा

लोहा- डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की चौथी अवधि के आठवें समूह का एक तत्व।

और सुस्त संख्या 26 है। प्रतीक Fe (lat। "फेरम") है। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातुओं में से एक (एल्यूमीनियम के बाद दूसरा स्थान)।

लोहे के भौतिक गुण

लोहा एक धूसर धातु है। अपने शुद्ध रूप में, यह काफी नरम, निंदनीय और नमनीय है। बाह्य ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3d 6 4s 2 है। अपने यौगिकों में, लोहा ऑक्सीकरण राज्यों "+2" और "+3" को प्रदर्शित करता है। लोहे का गलनांक 1539C होता है। लोहा दो क्रिस्टलीय संशोधनों का निर्माण करता है: α- और γ-लोहा। उनमें से पहले में क्यूबिक बॉडी-केंद्रित जाली है, दूसरे में क्यूबिक फेस-केंद्रित है। α-आयरन थर्मोडायनामिक रूप से दो तापमान श्रेणियों में स्थिर है: 912 से नीचे और 1394C से गलनांक तक। 912 और 1394C के बीच, -लोहा स्थिर होता है।

लोहे के यांत्रिक गुण इसकी शुद्धता पर निर्भर करते हैं - इसमें सामग्री बहुत कम मात्रा में अन्य तत्वों की भी होती है। ठोस लोहा अपने आप में कई तत्वों को घोलने की क्षमता रखता है।

लोहे के रासायनिक गुण

नम हवा में, लोहे में जल्दी जंग लग जाता है, अर्थात। हाइड्रेटेड आयरन ऑक्साइड के एक भूरे रंग के कोटिंग के साथ कवर किया गया है, जो इसकी स्थिरता के कारण, लोहे को आगे ऑक्सीकरण से नहीं बचाता है। पानी में, लोहा तीव्रता से क्षत-विक्षत होता है; ऑक्सीजन की प्रचुर पहुंच के साथ, आयरन ऑक्साइड (III) के हाइड्रेटेड रूप बनते हैं:

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O।

ऑक्सीजन की कमी या मुश्किल पहुंच के साथ, एक मिश्रित ऑक्साइड (II, III) Fe 3 O 4 बनता है:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2।

आयरन किसी भी सांद्रता के हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुल जाता है:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2।

इसी प्रकार तनु सल्फ्यूरिक अम्ल में विलेयता होती है:

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2।

सल्फ्यूरिक एसिड के सांद्र विलयन में, लोहे को लोहे (III) में ऑक्सीकृत किया जाता है:

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O।

हालांकि, सल्फ्यूरिक एसिड में, जिसकी एकाग्रता 100% के करीब है, लोहा निष्क्रिय हो जाता है और व्यावहारिक रूप से कोई बातचीत नहीं होती है। नाइट्रिक एसिड के तनु और मध्यम सांद्र विलयन में, लोहा घुल जाता है:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O।

नाइट्रिक एसिड की उच्च सांद्रता पर, विघटन धीमा हो जाता है और लोहा निष्क्रिय हो जाता है।

अन्य धातुओं की भाँति लोहा भी साधारण पदार्थों से अभिक्रिया करता है। हैलोजन के साथ लोहे की बातचीत की प्रतिक्रियाएं (हलोजन के प्रकार की परवाह किए बिना) गर्म होने पर आगे बढ़ती हैं। ब्रोमीन के साथ लोहे की बातचीत उत्तरार्द्ध के बढ़े हुए वाष्प दबाव पर आगे बढ़ती है:

2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

सल्फर (पाउडर), नाइट्रोजन और फास्फोरस के साथ लोहे की बातचीत भी गर्म होने पर होती है:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P।

लोहा गैर-धातुओं जैसे कार्बन और सिलिकॉन के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है:

3Fe + C = Fe 3 C;

जटिल पदार्थों के साथ लोहे की बातचीत की प्रतिक्रियाओं में, निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं एक विशेष भूमिका निभाती हैं - लोहा उन धातुओं को कम करने में सक्षम है जो गतिविधि श्रृंखला में इसके दाईं ओर हैं, नमक समाधान (1) से, लोहे को कम करने के लिए (III) यौगिक (2):

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2)।

लोहे, ऊंचे दबाव पर, एक गैर-नमक बनाने वाले ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है - सीओ जटिल संरचना के पदार्थ बनाने के लिए - कार्बोनिल्स - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 और Fe 3 (CO) 12।

लोहा अशुद्धियों की अनुपस्थिति में जल में तथा तनु क्षार विलयनों में स्थायी होता है।

लोहा प्राप्त करना

लौह प्राप्त करने का मुख्य तरीका लौह अयस्क (हेमेटाइट, मैग्नेटाइट) या इसके लवणों के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस से है (इस मामले में, "शुद्ध" लोहा प्राप्त होता है, अर्थात अशुद्धियों के बिना लोहा)।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

काम

लोहे के पैमाने Fe 3 O 4 का वजन 10 ग्राम पहले 150 मिलीलीटर हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान (घनत्व 1.1 ग्राम / एमएल) के साथ 20% हाइड्रोजन क्लोराइड के द्रव्यमान अंश के साथ इलाज किया गया था, और फिर परिणामी समाधान में अतिरिक्त लोहे को जोड़ा गया था। समाधान की संरचना निर्धारित करें (% में वजन से)।

समाधान

हम समस्या की स्थिति के अनुसार प्रतिक्रिया समीकरण लिखते हैं:

8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1);

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2)।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड के घोल के घनत्व और आयतन को जानकर, आप इसका द्रव्यमान ज्ञात कर सकते हैं:

एम सोल (एचसीएल) = वी (एचसीएल) × (एचसीएल);

एम सोल (एचसीएल) \u003d 150 × 1.1 \u003d 165 ग्राम।

हाइड्रोजन क्लोराइड के द्रव्यमान की गणना करें:

एम (एचसीएल) = एमसोल (एचसीएल) × (एचसीएल) / 100%;

एम (एचसीएल) = 165 x 20% / 100% = 33 ग्राम।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड का दाढ़ द्रव्यमान (एक मोल का द्रव्यमान), डी.आई. के रासायनिक तत्वों की तालिका का उपयोग करके गणना की जाती है। मेंडेलीव - 36.5 ग्राम / मोल। हाइड्रोजन क्लोराइड पदार्थ की मात्रा ज्ञात कीजिए:

वी (एचसीएल) = एम (एचसीएल) / एम (एचसीएल);

वी (एचसीएल) \u003d 33 / 36.5 \u003d 0.904 मोल।

पैमाने के मोलर द्रव्यमान (एक मोल का द्रव्यमान), डी.आई. के रासायनिक तत्वों की तालिका का उपयोग करके गणना की जाती है। मेंडेलीव - 232 ग्राम / मोल। स्केल पदार्थ की मात्रा ज्ञात कीजिए:

वी (फे 3 ओ 4) \u003d 10/232 \u003d 0.043 मोल।

समीकरण 1 के अनुसार, v(HCl): v(Fe 3 O 4) \u003d 1: 8, इसलिए, v (HCl) \u003d 8 v (Fe 3 O 4) \u003d 0.344 mol। फिर, समीकरण (0.344 mol) के अनुसार गणना की गई हाइड्रोजन क्लोराइड पदार्थ की मात्रा समस्या की स्थिति (0.904 mol) से कम होगी। इसलिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड अधिक मात्रा में है और एक और प्रतिक्रिया आगे बढ़ेगी:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3)।

आइए पहली प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बने लौह क्लोराइड पदार्थ की मात्रा निर्धारित करें (सूचकांक एक विशिष्ट प्रतिक्रिया को दर्शाते हैं):

v 1 (FeCl 2): v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 mol;

v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1;

v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 mol।

आइए हाइड्रोजन क्लोराइड की मात्रा निर्धारित करें जो प्रतिक्रिया 1 में प्रतिक्रिया नहीं करता है और प्रतिक्रिया 3 के दौरान गठित लौह (II) क्लोराइड पदार्थ की मात्रा निर्धारित करता है:

वी रेम (एचसीएल) \u003d वी (एचसीएल) - वी 1 (एचसीएल) \u003d 0.904 - 0.344 \u003d 0.56 मोल;

वी 3 (FeCl 2): वी रेम (एचसीएल) = 1:2;

v 3 (FeCl 2) \u003d 1/2 × v रेम (HCl) \u003d 0.28 मोल।

आइए प्रतिक्रिया 2 के दौरान बनने वाले FeCl 2 पदार्थ की मात्रा, FeCl 2 पदार्थ की कुल मात्रा और उसके द्रव्यमान का निर्धारण करें:

v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0.086 mol;

वी 2 (FeCl 2): वी 2 (FeCl 3) = 3:2;

v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 mol;

v योग (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \u003d 0.043 + 0.129 + 0.28 \u003d 0.452 mol;

मी (FeCl 2) \u003d v योग (FeCl 2) × M (FeCl 2) \u003d 0.452 × 127 \u003d 57.404 ग्राम।

आइए हम 2 और 3 प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने वाले पदार्थ की मात्रा और लोहे के द्रव्यमान को निर्धारित करें:

v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2;

v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \u003d 0.043 mol;