Sắt Và Hợp Chất Của Sắt - Hóa Học 12 - Chân Trời Sáng Tạo
A. SẮT
1. Vị trí của SẮT trong bảng tuần hoàn
- Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2.
- Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.
- Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe
Fe2+ : 1s22s22p63s23p63d6
Fe3+ : 1s22s22p63s23p63d5
2. Tính chất vật lí
- Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.
- Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất từ tính. T0nc = 15400C.
3. Trạng thái tự nhiên
Sắt là kim loại phổ biến sau nhôm, tồn tại chủ yếu ở các dạng:
- Hợp chất: oxit, sunfua, silicat...
- Quặng: hematit đỏ (Fe2O3 khan), hematit nâu (Fe2O3.nH2O), manhetit (Fe3O4), xiđerit (FeCO3) và pirit (FeS2).
4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA SẮT
Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e:
Fe → Fe3+ + 3e
Fe → Fe2+ + 2e
a. Tác dụng với các phi kim
- Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng:
+ Với halogen → muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II):
2Fe + 3X2 → 2FeX3 (t0)
+ Với O2:
3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)
+Với S:
Fe + S → FeS (t0)
b. Tác dụng với nước
- Fe không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với hơi nước:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (NHỎ HƠN 5700C)
Fe + H2O → FeO + H2 (LỚN HƠN 5700C)
c. Tác dụng với dung dịch axit
- Với H+ (HCl, H2SO4 loãng... ) → muối sắt (II) + H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2
- Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đậm đặc)
Lưu Ý: Fe thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
- Với dung dịch HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO + H2O:
Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- Với dung dịch HNO3 đậm đặc → muối sắt (III) + NO2 + H2O:
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
- Với dung dịch H2SO4 đậm đặc và nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2:
2Fe+ 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Chú ý: Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của Fe với HNO3 hoặc H2SO4 đậm đặc là muối sắt (III) nhưng nếu sau phản ứng có Fe dư hoặc có Cu thì tiếp tục xảy ra phản ứng:
2Fe3+ + Fe → 3Fe3+
Hoặc
2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+
d. Tác dụng với dung dịch muối
- Fe đẩy được những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại.
Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2
- Fe tham gia phản ứng với muối Fe3+ → muối sắt (II):
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
Chú ý: Với muối Ag+, Fe có thể tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe3+:
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA SẮT
I. Các oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3)
1. FeO
- Là chất rắn, đen, không tan trong nước.
- Tính chất hoá học:
+ Là oxit bazơ:
FeO + 2HCl → FeCl2 + H2
FeO + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2O
+ FeO là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al → Fe:
FeO + H2 → Fe + H2O (t0)
FeO + CO → Fe + CO2 (t0)
3FeO + 2Al → Al2O3 + 3Fe (t0)
+ FeO là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:
4FeO + O2 → 2Fe2O3
3FeO + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
- Điều chế FeO:
FeCO3 → FeO + CO2 (nung trong điều kiện không có không khí)
Fe(OH)2 → FeO + H2O (nung trong điều kiện không có không khí)
2. Fe3O4 (FeO.Fe2O3)
- Là chất rắn, đen, không tan trong nước và có từ tính.
- Tính chất hoá học:
+ Là oxit bazơ
Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O
+ Fe3O4 là chất khử:
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
+ Fe3O4 là chất oxi hóa:
Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O (t0)
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2 (t0)
3Fe3O4 + 8Al → 4Al2O3 + 9Fe (t0)
- Điều chế: thành phần quặng manhetit
3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (NHỎ HƠN 5700C)
3. Fe2O3
- Là chất rắn, nâu đỏ, không tan trong nước.
- Tính chất hoá học:
+ Là oxit bazơ:
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
+ Là chất oxi hóa:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (t0)
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (t0)
Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (t0)
- Điều chế: thành phần của quặng hematit
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (t0)
II. Các hiđroxit của Fe (Fe(OH)2 và Fe(OH)3)
1. Fe(OH)2
- Là chất kết tủa màu trắng xanh.
- Là bazơ không tan:
+ Bị nhiệt phân:
Fe(OH)2 → FeO + H2O (nung trong điều kiện không có không khí)
4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O (nung trong không khí)
+ Tan trong axit không có tính oxi hóa → muối sắt (II) và nước:
Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O
+ Có tính khử (do Fe có mức oxi hóa +2):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
3Fe(OH)2 + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O
- Điều chế:
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 (trong điều kiện không có không khí)
2. Fe(OH)3
- Là chất kết tủa màu nâu đỏ.
- Tính chất hoá học:
+ Là bazơ không tan:
* Bị nhiệt phân:
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
* Tan trong axit → muối sắt (III):
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
Fe(OH)3 + 3HNO3 → Fe(NO3)3 + 3H2O
- Điều chế:
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3
III. Muối sắt
1. Muối sắt (II)
Muối sắt (II) Không bền, có tính khử, khi tác dụng với chất oxi hóa tạo thành muối sắt (III).
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
2FeSO4 + 2H2SO4 đặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O
19 сен 2024
