Как из fe получить fe3o4 – Fe + Fe3O4 = ? уравнение реакции

Магнитные оксиды железа — Дипломная работа стр. 2

чала в токе водорода восстанавливают до железа при 500-600 С. Затем на аналитических весах отвешивают 5,585 г. свежевосстановленного железа и 63,880 г. оксида (III), прокаленного при 400-500 С.

С часового стекла исходные вещества количественно переносят в фарфоровую ступку, смачивают несколькими каплями спирта, тщательно растирают до образования совершенно однородной смеси и прессуют. Приготовленные таблетки помещают на фарфоровой лодочке в фарфоровую трубку и обжигают при 1200-1250 С в течение 2-3 ч в атмосфере обескислороженного аргона или азота. Оксид получается с незначительным (менее 1%) количеством пор. Для получения практически беспористых образцов обжиг нужно вести при 1350-1400 С. Спеченные образцы имеют черный цвет и обладают магнитными свойствами. [7, с. 131].

3)Оксид можно получить, осаждая щелочью смесь растворов солей Fe2+ и Fe3+:

 

FeSO4+Fe2(SO4)3+8KOHFe3O4+4K2SO4+4h3O

 

Раствор 25 г. FeSO4·7h3O и 25 г. Fe2(SO4)3·9h3O в 500 мл воды вливают в 1 л кипящего 5%-ного раствора КOH. Выпавший осадок быстро промывают горячей водой декантацией, отсасывают на воронке Бюхнера, отжимают и сушат в атмосфере водорода над прокаленным CaCl2 или над концентрированной h3SO4.

Состав полученного вещества приблизительно отвечает формуле гидрата Fe3O4·2h3O. [10, с. 100-101].

В [11] описаны исследования получения наночастиц магнетита выше описанным способом. Установлено, что размер и магнитные свойства частиц Fe3O4 могут эффективно регулироваться условиями получения. Наноразмерные частицы Fe3O4 с наибольшим магнетизмом получаются в оптимальных условиях n(Fe2+):n(Fe3+)=5,5:1; время старения 2 часа; температура старения 50 С.

 

Применение γ-Fe2O3 и Fe3O4

 

Высокие магнитные характеристики γ-Fe2O3 явились причиной его использования для производства различных магнитных материалов, среди них и производство материалов для магнитных элементов памяти. Как уже упоминалось, γ-Fe2O3 служит носителем звука и изображения в магнитных лентах.

Магнитные свойства Fe3O4, в силу своей слабости, не нашли практического применения. Однако магнетит имел существенное значение при исследовании ферритов, так как, встречаясь в виде минерала и обладая магнитными свойствами, он, естественно, способствовал изучению природы магнетизма и электрической проводимости ферритов в целом. [3, с. 74].

Кроме того, структура шпинели обуславливает высокую электронную проводимость Fe3O4. Поэтому смешанный оксид железа (II, III) используют в качестве электродов при электролизе хлоридов щелочных металлов, а так же как компонент активной массы щелочных аккумуляторов. [1, т. 1, с. 132].

Магнетит также может быть использован при прямом получении железа путем использования железорудных окатышей. Для приготовления окатышей железная руда (например, Fe3O4) измельчается, подвергается магнитной сепарации, а затем спеканию с относительно небольшим количества кокса (в громадных вращающихся печах). При этом достигается большая экономия кокса по сравнению с доменным производством. Затем железорудные окатыши подвергают действию газообразных восстановителей: природного газа (главным образом метана), водяного газа (СО+Н2), водорода. Например: Fe3O4+Ch5=3Fe+CO2+2h3O. Восстановленные окатыши переплавляются в электропечах. Сразу, минуя чугун, получают товарное железо. [12, с. 244].

 

Методика эксперимента

 

Синтез γ-Fe2O3

1.Синтез γ-FeO(OH) по Брауэру [6, с. 1752].

Синтез γ-FeO(OH) основан на протекании реакций:

 

FeSO4·7h3O+(Ch3)6N4+3h3O 2Fe(OH)2+4 (Nh5)2SO4+6 (Ch3O)

Fe(OH)2+2NaNO2+h3SO4 2γ-FeO(OH)+2NO+Na2SO4+2h3O

 

При постоянном помешивании к 435 мл 0,2М отфильтрованного раствора FeSO4 прилили 90 мл 2М отфильтрованного раствора гексаметилентатраамина (уротропина). (Ch3)6N4 использовался как мягкое основание. Выпал голубовато-зеленый осадок Fe(OH)2. Затем в систему при постоянном перемешивании добавили 88 мл 1М раствора NaNO2 и нагрели до 60 С. Смесь оставили на 3 часа, ее постоянно перемешивали и поддерживали выше указанную температуру. При этом выделялось большое количество NO, а окраска системы постепенно изменялась от темно-коричневого до красно-коричневого. В результате процесса окисления образовался γ-FeO(OH). Отстоявшийся раствор слили с осадка, последний тщательно промыли дистиллированной водой. γ-FeO(OH) высушили в сушильном шкафу при 60 С.

2.Получение γ-Fe2O3 при прокаливании γ-FeO(OH)

 

γ-FeO(OH)γ-Fe2O3+Н2О

Дегидратацию γ-FeO(OH) проводили при температуре 200-225 С в течении 2,5 часов. В результате получили красно-коричневый порошок γ-Fe2O3, составляющий по массе примерно 90% от массы γ-FeO(OH).

Провели качественные реакции на присутствие ионов Fe2+ и Fe3+:

Качественная реакция на ионы Fe2+ (с красной кровяной солью):

 

Fe2++K3[Fe(CN)6]KFe [Fe(CN)6]

 

турбулинова синь

дала отрицательный результат

Качественная реакция на ионы Fe3+ с желтой кровяной солью:

 

Fe3++K4[Fe(CN)6]KFe [Fe(CN)6]

 

берлинская лазурь

В результате система окрасилась в синий цвет.

 

Качественная реакция на ионы Fe3+ с роданидом калия:

 

Fe3++6NCS -[Fe(NCS)6]3-

 

В результате система окрасилась в красный цвет

Проведенные качественные реакции подтвердили, что полученное вещество содержит ионы Fe3+, но не содержит ионов Fe2+. В то же время оно притягивается к магниту, то есть обладает ферромагнитными свойствами.

Полученные данные дают право утверждать, что получили магнитный оксид железа (III) — γ-Fe2O3.

 

Заключение

 

Таким образом, в работе рассмотрены особенности структуры и магнитные характеристики γ-Fe2O3 и Fe3O4. Также приведены современные варианты применения оксидов.

В работе особое внимание уделено получению магнитных оксидов железа, так как эти вещества являются незаменимыми при обслуживании потребностей населения и промышленности.

 

Список используемой литературы

 

1.Химическая энциклопедия: в 5 т.; Гл. ред. И.Л. Кнунянц. — Москва: Большая Российская энциклопедия.

Т. 1 — 1998. — 624 с.

Т. 5 — 1998 — 630 с.

.Уэллс, А.Ф. Структурная неорганическая химия. В 3 т. Т. 2 / Пер. с англ. В.А. Долгих и др.; Под ред. М.А. Порай-Кошица. — Москва: Мир, 1987. — 696 с.

3.Летюк, Л.М. Химия и технология ферритов: Учебн. пособие для студ. Вузов/ Л.М. Летюк, Г.И. Журавлев. — Ленинград: Химия, 1983. — 256 с.

.Реми, Г. Курс неорганической химии. В 2 т. Т.2/ Пер. с нем. А.И. Григорьева и др.; Под ред. А.В. Новоселовой. — Москва: Мир, 1974. — 775 с.

.Структурная неорганическая химия/ М. Сиенко, Р. Плейн, Р. Хестер; Пер. с англ. М.Е. Дяткиной. — Москва: Мир, 1968. — 344 с.

.Руководство по неорганическому синтезу. В 6 т./ Ред. Г. Брауэр. — Москва: Мир, 1985. — Т. 5/ Пер. с нем. Н.А. Добрыниной и др. — 360 с.

.Руководство по неорганическому синтезу: Учеб. для студ. вузов, обуч. по напр. и спец. Химия/ И.Г. Горичев, Б.Е. Зайцев, Н.А. Киприянов и др. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Химия, 1997. — 320 с.

8.Doping γ-Fe2O3 nanoparticles with Mn (III) suppresses the transition to the α-Fe2O3 structure. // Chem. Soc. 2003. 125, №38, p. 4918-4928. (РЖХ 2004-11Б3.129)

9.Rane K.S., Verenkar V.M. Synthesis of ferrite grade γ-Fe2O3. // S. Bull. Mater. Sci. 2001. 24, №1, p. 39-45. (РЖХ 2002-08В.128)

.Карякин, Ю.В., Ангелов, И.И. Чистые химические вещества. Изд. 4-е, пер. и доп. — Москва: Химия, 1974. — 408 с.

.Получение и исследование наноразмерных частиц Fe3O4 с сильным магнетизмом. /Guo Can-Xiong, Duan Xue, Zhang Mi-lin. // Fine Chem. 2002. 19, №12, p. 707-710. (РЖХ 2003-10Б2.625)

.Спицын, В.И., Мартыненко, Л.И. Неорганическая химия. В 2-х ч. Т. 2: Учебник. — Москва: Изд-во МГУ, 1991.

.Некрасов, Б.В. Основы общей химии. Т. 2. — Москва: Химия, 1973. — 688 с.

.Ормонт, Б.Ф. Структуры неорганических веществ. — Москва-Ленинград: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1950. — 968 с.

.Семенов, И.Н. Химия: Учебник для студ. вузов обуч. по техническим и химико-технолог. спец./ И.И. Семенов, И.Л. Перфилова. — Санкт — Петербург: химиздат, 2000. — 656 с.

.Карлин, Р.Л. Магнетохимия/ Пер. с англ. С.С. Соболева, Г.Н. Лапушкина; Под ред. В.В. Зеленцова. — Москва: Мир, 1989. — 400 с.

.Смит, А. Введение в неорганическую химию. Вып 2-й: Учеб. пос. для вузов./ Под ред. А.В. Раковского. — 3-е изд., стер. — Москва-Ленинград: ГНТИ, 1931. — 512 с.

www.studsell.com

Fe3O4 + CO = ? уравнение реакции

В результате взаимодействия окиси железа с монооксидом углерода (Fe3O4 + CO = ?) происходит образование свободного железа и выделение углекислого газа. Реакцию проводят при нагревании до . Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

   

Диоксид углерода (углекислый газ) при обычных условиях представляет собой бесцветный газ, который в 1,5 раза тяжелее воздуха, что позволяет переливать его, как жидкость, из одного сосуда в другой. Растворимость диоксида углерода в воде невелика.
Под давлением диоксид углерода при комнатной температуре превращается в жидкость. А при быстром выливании его из баллона он превращается в твердую белую снегообразную массу.
Углекислый газ проявляет кислотные свойства (именно поэтому реакция между азотной кислотой и диоксидом углерода HNO3 + CO2 = ? невозможна): реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Восстанавливается активными металлами, водородом, углеродом.

   

   

   

В промышленных условиях углекислый газ получают из дымовых газов или в качестве побочного продукта многих химических реакций, например при разложении природных карбонатов – известняка и доломита.

ru.solverbook.com

равновесные условия восстановления Fe из FeO, FeO из Fe3o4, Fe3o4 из Fe2o3

Характеризуются равновесными кривыми в виде степени использования газа = F(T): 1-FeO+Н2=Fe+Н2О, 2-Fe3O4+Н2=3FeO+Н2O, 3-3Fe2O3+Н2=2Fe3O4+Н2О, 4-Fe3O4=Fe, 5-Fe2O3=Fe3O4=Fe, 6-Fe2O3=Fe3O4=FeO=Fe, 7-Fe3O4=FeO=Fe. Как видно из рисунка повышение температур увеличивает степень использования водорода. Чем выше температура, тем лучше термодинамические условия для восстановления Н2. Наложение графиков предельной степени использования СО и Р2 показывает, что при температурах выше 810С Н2 обладает термодинамическим преимуществом по сравнению с СО, а при ниже 810С наоборот.

87.Ступенчатое и зональное восстановление

Ступенчатое восстановление — восстановление, когда во всем объеме частиц или куска оксид переходит из одного вида в другой: Fe2O3=Fe3O4=FeO=Fe. Зональное восстановление — когда в объеме куска образуются зоны с различными видами оксидов. При противоточной организации процесса, когда снизу идут газы восстановители, а сверху восстанавливаемые оксиды ступенчатое восстановление энергетически выгоднее зонального. Газ восстановитель встречает на своем путиFeO, затем после частичного использования более трудно восстановимый оксидFe3O4, а затем самый легко восстановимый оксидFe2O3. При зональном ходе процесса одновременное восстановлениеFe2O3,Fe3O4,FeOзатрудняет восстановление трудно восстановимого оксида, поэтому нужно больше восстановителя, т.е. требуется больше кокса. По мере совершенствования доменной плавки процесс восстановления становится все более ступенчатым, т.е. более энергетически выгодным.

88.Реакция прямого восстановления Fe из FeO в две стадии через газовую фазу

Восстановление Ств с образованием СО называют прямым: FeO(тв,жид)+Cтв=Fe+COне идет, а идет в 2 стадии. Термодинамические условия прямого восстановленияFeиз оксидов характеризуется кривыми, представленными на рисунке: степень использования СО, %(у) — температура (вилка+s-образная-1): 1-CO2+C=2CO. А-начало реакцииFeO+C=Fe+COпри Т болше 700С. Из рисунка видно, что при равновесном составе газа минимальная температура начала реакцииFeO+C=Fe+CO700С. Выше этой температуры создаются термодинамические условия для взаимодействия СО2, образующегося по реакцииFeO+COс углеродом кокса.

89.Оптимальное развитие прямого и косвенного восстановления

90.Реакции восстановления кремния, марганца, фосфора, титана, ванадия

1)Восстановление оксидов Mn. Высшие оксиды марганца легко восстанавливаются СО при низких и умеренных температурах: 2MnO2+CO=Mn2O3+CO2; 3Mn2O3+CO=2Mn3O4+CO2. ВосстановлениеMn3O4 протекает в интервале 600-1000С:Mn3O4+СО=3MnO+СО2.MnизMnOвосстанавливается только прямым путем:MnO+С=Mn+СО. Чем выше В, тем условия для переходаMnв чугун благоприятнее (50-70%Mn) 2)Восстановление оксида кремния. Н2 и СО кремнезем не восстанавливают. Таким образом, восстановить кремний можно только с затратами твердого углерода:SiO2+2C=Si+2CO2. Экспериментально доказано, что температура восстановления кремния в дп начинается при температуре 1400С. Полагают, что восстановление кремния происходит с образованием промежуточного соединения -SiO: 1-SiO2+C=SiO+CO+2-SiO+C=Si+CO=SiO2+2C=Si+2CO. 3)Восстановление оксида Р. Р попадает в дп в виде солей фосфорной кислоты, основными из которых являются вивианитFe3(PO4)2*8h3Oи апатит Са3(РО4)2*СаF2. Восстановление фосфора из этих соединений начинается при умеренных температурах, однако заметно проявляется лишь при 900-1000С и выше (Н2) или 1000-1200С (СО). При высоких температурах Суммарные реакции имеют вид прямого восстановления: 2Fe3(PO4)2+16C=3Fe2P+P+16CO;Ca3(PO4)2+5C=3CaO+2P+5CO. Фосфор целиком переходит в металл. Прямое восстановление фосфора наряду с затратой твердого углерода сопровождается большим расходом тепла. 4) Восстановление титана. Титан восстанавливается при высоких температурах твердым углеродом. При этом расход тепла на восстановление титана больше, чем в случаях кремния, поэтому при доменной плавке титансодержащих руд в чугун переходит лишь 5-10%Ti. 5)ВосстановлениеV. ванадий образует пять соединений с кислородом:V2O5,VO2,V2O3,VO,V2O, из которых первые три являются кислыми, а два последующих основными. Высшие оксиды ванадия легко восстанавливаются газом в области умеренных температур, а низшие оксиды восстанавливаются твердым углеродом только при высоких температурах (больше 1200С). Степень перевода ванадия в чугун составляет 70-90%. Условиями высокой степени перевода ванадия в металл являются основные шлаки и повышенный приход тепла.

studfiles.net

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.