الكيمياء (بالعربية) الصف الثالث الثانوي، الأسبوع 5: أكسيد الحديد (II) وأكسيد الحديد (III)

الحديد وأكاسيده

الأسبوع 5 · الباب الأول (٥): الحديد النقي وحالتا التأكسد (+2) و(+3) وتفاعلات الحديد مع الهواء وبخار الماء والكلور والكبريت والأحماض وأكاسيد الحديد الثلاثة وتحضيرها وخواصها (معادلات وحسابات على الورق فقط) · 3 دروس

أكسيد الحديد (II) وأكسيد الحديد (III)

Chemistry Sec 3 Term 1, Chapter 1: pp. 20–24

الهدفقارن بين أكسيد الحديد (II) وأكسيد الحديد (III): اللون والتحضير والتفاعل مع الأحماض ومع الأكسجين، واحسب الكتل.

كلمات جديدة

أكسيد الحديد (II) · ⁦FeO⁩، مسحوق أسود لا يذوب في الماءأكسيد الحديد (III) · ⁦Fe₂O₃⁩، مادة صلبة بنية محمرة، توجد خامًا هو الهيماتيت وتُستعمل صبغة حمراءهيدروكسيد الحديد (III) · ⁦Fe(OH)₃⁩، مادة صلبة بنية محمرة (راسب) تتكون حين يلاقي محلول الأمونيا محلول ملح حديد (III)

الشرح

أكسيد الحديد (II) ⁦FeO⁩ مسحوق أسود لا يذوب في الماء. ويُحضَّر على الورق باختزال أكسيد أعلى، مثل ⁦Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂⁩، أو بتسخين أكسالات الحديد (II) بمعزل عن الهواء: ⁦FeC₂O₄ → FeO + CO + CO₂⁩. وفي الهواء الساخن يتأكسد إلى الأكسيد الأحمر: ⁦4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃⁩. ومع الأحماض يعطي ملح حديد (II) وماء: ⁦FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O⁩. أما أكسيد الحديد (III) ⁦Fe₂O₃⁩ فبني محمر. وعلى الورق تعطي إضافة محلول الأمونيا إلى ملح حديد (III) راسبًا بنيًّا محمرًّا من ⁦Fe(OH)₃⁩، ويعطي تسخينه الأكسيد: ⁦FeCl₃ + 3NH₄OH → Fe(OH)₃ + 3NH₄Cl⁩ ثم ⁦2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O⁩. وطريق ثانٍ هو تسخين كبريتات الحديد (II): ⁦2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃⁩ (والغازان سامّان، فيبقى هذا على الورق). ومع الأحماض المركزة الساخنة يعطي ⁦Fe₂O₃⁩ أملاح حديد (III): ⁦Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O⁩. والقاعدة: أكسيد + حمض ← ملح + ماء، ويحتفظ الحديد بحالته، فيعطي ⁦FeO⁩ أملاح حديد (II) ويعطي ⁦Fe₂O₃⁩ أملاح حديد (III).

	⁦FeO⁩	⁦Fe₂O₃⁩
اللون	أسود	بني محمر
حالة الحديد	⁦+2⁩	⁦+3⁩
يوجد خامًا باسم	—	الهيماتيت
مع الحمض	ملح حديد (II) + ماء	ملح حديد (III) + ماء
في الهواء الساخن	يتحول إلى ⁦Fe₂O₃⁩	لا يتغير

أمثلة محلولة

ƒالمعادلة

⁦Fe₂O₃(s) + 3H₂SO₄(aq) → Fe₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂O(l)⁩

النسبة 1 : 3 : 1 : 3

⁦Fe₂O₃⁩ مع حمض الكبريتيك ⁦(Fe = 56, S = 32, O = 16, H = 1)⁩: ⁦Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O⁩. لـ ⁦16 g⁩ من ⁦Fe₂O₃⁩: ⁦n = 16 ÷ 160 = 0.1 mol⁩. الحمض: ⁦3 × 0.1 = 0.3 mol × 98 = 29.4 g⁩. الملح: ⁦0.1 mol × 400 g/mol = 40.0 g⁩. الماء: ⁦0.3 mol × 18 = 5.4 g⁩. تحقّق: ⁦16 + 29.4 = 45.4 g⁩ و⁦40 + 5.4 = 45.4 g⁩.

تسخين الهيدروكسيد على الورق: ⁦2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O⁩. ⁦M(Fe(OH)₃) = 56 + 3 × 17 = 107 g/mol⁩ فـ ⁦21.4 g⁩ تساوي ⁦0.2 mol⁩. تعطي النسبة 2 : 1 : 3: ⁦0.1 mol⁩ من ⁦Fe₂O₃⁩ أي ⁦16 g⁩ و⁦0.3 mol⁩ من الماء أي ⁦5.4 g⁩، و⁦16 + 5.4 = 21.4 g⁩.

الأكسيد	المعادلة مع ⁦H₂SO₄⁩	مولات الحمض لكل مول من الأكسيد
⁦FeO⁩	⁦FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O⁩	1
⁦Fe₂O₃⁩	⁦Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O⁩	3

الحمض نفسه بكميات مختلفة. يحتاج ⁦FeO⁩ واحد إلى ⁦H₂SO₄⁩ واحد، أما ⁦Fe₂O₃⁩ الواحد فيحتاج إلى ثلاثة، لأن فيه ثلاث ذرات أكسجين يجب أن تخرج على هيئة ماء.

نشاط الفصل

لوحة ألوان على الورق. بأقلام ملونة اصنع لوحة لألوان الدرس: ⁦FeO⁩ أسود، ⁦Fe₂O₃⁩ بني محمر، راسب ⁦Fe(OH)₃⁩ بني محمر. وإن أجريت اختبار الصدأ فأضف لون الصدأ على مسمارك وقل أي أكسيد يشبهه. ثم اكتب على بطاقة، لـ ⁦FeO⁩ ولـ ⁦Fe₂O₃⁩، الجملة «أكسيد + حمض يعطي …» بحالة الحديد الصحيحة.

تدرّب

⁦FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O⁩. لـ ⁦14.4 g⁩ من ⁦FeO⁩ ⁦(Fe = 56, S = 32, O = 16, H = 1)⁩ أوجد كتلة الحمض اللازمة وكتلة ⁦FeSO₄⁩ الناتجة.

⁦4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃⁩. لـ ⁦7.2 g⁩ من ⁦FeO⁩ أوجد كتلة الأكسجين المستهلكة وكتلة ⁦Fe₂O₃⁩ الناتجة.

⁦FeCl₃ + 3NH₄OH → Fe(OH)₃ + 3NH₄Cl⁩. كم مولًا من ⁦NH₄OH⁩ يلزم لـ ⁦0.4 mol⁩ من ⁦FeCl₃⁩، وما كتلة ⁦Fe(OH)₃⁩ الناتجة (⁦M = 107 g/mol⁩)؟

اكتب المعادلة الموزونة لتفاعل ⁦Fe₂O₃⁩ مع حمض الهيدروكلوريك وتحقّق منها بعدّ الذرات.