Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Плотность железа

Плотность железа и другие его физические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Железо – серебристо-белый (рис. 1), ковкий и пластичный тугоплавкий металл, существующий в форме нескольких полиморфных модификаций.

При температуре ниже 910oС устойчива структура с объемно-центрированной кристаллической решеткой (a-железо), она обладает ферромагнетизмом. При температуре 769oС доменная структура разрушается, ферромагнитные свойства исчезают, и железо становится парамагнетиком (b-железо). Этот фазовый переход сопровождается лишь небольшим расширением кристаллической решетки и резким увеличением теплоемкости; существенных изменений кристаллической структуры не происходит. Дальнейшее нагревание до 910oС приводит к возникновению более плотной модификации (g-железо) с кубической гранецентрированной решеткой.

Железо. Внешний вид и его плотность

Рис. 1. Железо. Внешний вид.

Основные константы железа приведены в таблице ниже.

Таблица 1. Физические свойства и плотность железа.

Плотность, г/см3

7,87

Температура плавления, oС

1535

Температура кипения, oС

2750

Температура Кюри, oС

769

Тип кристаллической решетки

объемно-центрированная кубическая

Распространенность железа в природе

По содержанию в земной коре железо стоит на 4-м месте (4,1%), уступая лишь кислорода, кремнию и алюминию. В земной коре оно главным образом представлено гематитом Fe2O3 (красный железняк), магнетитом Fe3O4 (магнитный железняк), лимонитом Fe2O3×nH2O (бурый железняк), ильменитом FeTiO3 и серосодержащим минералом пиритом FeS2 (железный колчедан). В целом известно более 300 железосодержащих минералов. Значительное количество железа входит в состав различных силикатов и алюмосиликатов, составляющих горные породы.

В свободном виде на Земле встречается железо метеоритного происхождения, часто в виде сплава с никелем. Известно и самородное железо в виде чешуек или мелких листочков, вкрапленных в базальты. Лишь изредка оно образует отдельные куски.

Краткая характеристика химических свойств и плотность железа

При комнатной температуре в компактном виде железо не взаимодействует ни с кислородом, ни с водой, однако во влажном воздухе медленно ржавеет, покрываясь коричневой коркой гидратированного оксида Fe2O3×nH2O – ржавчины. Реакция с перегретым водяным паром приводит к образованию железной окалины Fe3O4, которая при более высокой температуре восстанавливается водородом до оксида FeO.

Железо легко растворяется в разбавленных кислотах: соляной, бромоводородной и иодоводородной:

Fe + 2H+ = Fe2+ + H2.

Очень разбавленную (2-3%) азотную кислоту железо медленно восстанавливает до нитрата аммония.

Холодные концентрированные растворы кислот-окислителей: серной и азотной, а также хромовая смесь пассивируют металл.

Железо устойчиво к действию даже расплавленных щелочей, однако при кипячении порошка металла с концентрированным раствором щелочи в инертной атмосфере образуются синие растворы, из которых кристаллизуются тетрагидроксоферраты (II):

Fe + 2NaOH + 2H2O = Na2[Fe(OH)4] + H2.

При нагревании железо активно не взаимодействует со многими неметаллами. С хлором оно дает хлорид FeCl3, с серой – сульфид FeS. Взаимодействие железа с бромом для получения трибромидаFeBr3 проводят при температуре 200oС.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание По ТХУ

3Fe + 2O2 = Fe3O4 + 1116 кДж

вычислите, сколько теплоты выделится при сжигании 560 г железа.

Решение В результате горения железа в кислороде происходит образование железной окалины и выделяется 1116 кДж, т.е. происходит экзотермическая реакция:

3Fe + 2O2 = Fe3O4 + 1116 кДж.

Согласно уравнению реакции, горению подвергли 3 моль железа. Молярная масса железа равна 56 г/моль. Тогда, теоретическая масса железа будет равна:

m = n × M;

m(Fe)th = n(Fe) × M(Fe);

m(Fe)th = 3 × 56 = 168 г.

Обозначим, реальное количество теплоты, выделяющееся в ходе описанной выше реакции как «х». Составим пропорцию:

168 г Fe – 1116 кДж теплоты;

569 г Fe – x кДж теплоты.

Выразим «х»:

х = (1116 × 569) / 168 = 3780.

Следовательно, при сжигании 560 г железа выделяется 3780 кДж теплоты.

Ответ При сжигании 560 г железа выделяется 3780 кДж теплоты.
ПРИМЕР 2
Задание По ТХУ

Fe + S = FeS + 97,2 кДж

Вычислите, какое количество теплоты выделится, если в результате реакции образуется 44 г сульфида железа (II). Напишите в ответе, является ли эта реакция экзо- или эндотермической.

Решение В результате горения железа в атмосфере серы происходит образование сульфида железа (II) и выделяется 97,2 кДж, т.е. происходит экзотермическая реакция:

Fe + S = FeS + 97,2 кДж.

Согласно уравнению реакции, образуется 1 моль сульфида железа (II). Молярная масса сульфида железа (II) равна 88 г/моль. Тогда, теоретическая масса сульфида железа (II) будет равна:

m = n × M;

m(FeS)th = n(FeS) × M(FeS);

m(FeS)th = 1 × 88 = 88 г.

Обозначим, реальное количество теплоты, выделяющееся в ходе описанной выше реакции как «х». Составим пропорцию:

88 г FeS – 97,2 кДж теплоты;

44 г FeS – x кДж теплоты.

Выразим «х»:

х = (97,2 × 44) / 88 = 48,6.

Следовательно, при сжигании железа в атмосфере серы с образованием сульфида железа (II) выделяется 48,6 кДж теплоты.

Ответ При сжигании железа в атмосфере серы с образованием сульфида железа (II) выделяется 48,6 кДж теплоты.
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.