Chuyên đề Sắt và hợp chất của sắt

O2 t0 +CO 4000C

+CO 600t0C

+CO 8000C

oxi hoá tạp chất

SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT. Phần 1. Nội dung trọng tâm: A. Lý thuyết: - Vị trí của Fe, cấu trúc e của Fe, của ion tương ứng. - Tính chất hoá học của Fe. - Tính chất hoá học, cách điều chế của các hợp chất của sắt: FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)2, Fe(OH)3.

- Hợp kim của Fe ( Gang , thép) + Sản xuất gang thép. I. Cấu tạo của Fe:

56 26Fe:1s2 2s2 2p6 3s23p63d6 4s2. - Qua cấu tạo lớp vỏ e ta thấy sắt có hai e ở lớp vỏ ngoài cùng  dễ nhường hai electron (ở lớp thứ 4) này

Fe – 2e-  Fe2+ . Cấu hình electron của Fe2+: 56

26Fe:1s2 2s2 2p6 3s23p63d6

- Xét phân lớp 3d6, để đạt cơ cấu bán bão hoà , phân lớp này sẽ cho đi một electron để đạt 3d5.

Fe2+ - 1e-  Fe3+ . Cấu hình electron của Fe3+: 56

26Fe:1s2 2s2 2p6 3s23p63d5

Vì thế , sắt có hai hoá trị là (II) và (III).

II.Lý tính:Rắn , có màu trắng xám, dẻo , dễ rèn , dẫn điện , nhiệt tốt (sau Cu, Al), có từ tính. III.Hoá tính :Có tính khử và sản phẩm tạo thành có thể Fe2+, Fe3+. a.Phản ứng phi kim trung bình ,yếu(S,I2,…) Fe + S t0 FeS Fe + I2 FeI2

* Phản ứng với phi kim mạnh (Cl2,Br2. . .) 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2Fe + 3Br2 2FeBr3 -Khi phản ứng với oxy trong không khí ẩm hoặc nước giàu oxy, Fe tạo thành Fe(OH)3:

4Fe + 6H2O + 3O2

ot  4Fe(OH)3 - Khi đốt cháy sắt trong không khí :

3Fe + 2O2

ot  Fe3O4 b.Phản ứng axit (khác HNO3, H2SO4đ) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 loãng FeSO4 + H2

Phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc 2Fe + 6H2SO4

ot Fe2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O. Fe + 4HNO3 loãng

ot  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O c. Phản ứng với hơi H2O ở nhiệt độ cao: Fe + H2O

ot 570o C   FeO + H2 3Fe + 4H2O

ot 570o C   Fe3O4 + 4H2 d. Phản ứng với dung dịch muối: luôn tạo muối Fe2+.

Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu Fe + 2FeCl3  3FeCl2 e. Phản ứng với oxit: Chỉ phản ứng CuO.

2Fe + 3CuO

ot  Fe2O3 + 3Cu. Chú ý: Fe, Al,( Cr, Ni ) không phản ứng được với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội. IV. Điều chế: a. Trong phòng thí nghiệm: Dùng phương pháp thủy luyện( dùng kim loại có tính khử mạnh hơn Fe để khử muối Fe2+, Fe3+).

FeCl2 + Mg  Fe + MgCl2. FeCl3 + Al  AlCl3 + Fe b. Trong công nghiệp: Sắt được điều chế ở dạng gang thép qua quá trình phản ứng sau đây: Quặng Sắt  Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe( gang)  Fe( thép).

Tên các quặng sắt: - Hê matic đỏ: Fe2O3 khan. Xiđeric : FeCO3 - Hêmatic nâu: Fe2O3.nH2O Nhóm A Pirit : FeS2. Nhóm B ( muối) - Manhêtit : Fe3O4. ( Oxit) - Các quặng ở nhóm A không cần oxi hóa ở giai đoạn đầu. - Các quặng ở nhóm B ta phải oxi hoá ở gian đoạn đầu để tạo ra oxit. 4FeS2 + 11O2

ot  2Fe2O3 + 8SO2. 4FeCO3 + O2

ot 2Fe2O3 + 4CO2.

V. HỢP CHẤT SẮT:

1. Hợp chất Fe2+: Có tính khử và tính oxi hoá ( vì có số oxi hoá trung gian).

a. Tính khử:

Fe2+  Fe3+: 2FeCl2 + Cl2  2FeCl3. b. Tính oxi hoá: Fe2+  Fe.

1. FeCl2 + Mg  Fe + MgCl2. 2. FeO + CO

ot Fe + CO2 3. FeO + H2

ot  Fe + H2O.

ThuVienDeThi.com

nung trong chân không

nung trong không khí

2. Hợp chất Fe3+. ( có số oxi hoá cao nhất) nên bị khử về Fe2+ hay Fe thuỳ thuộc vào chất khử mạnh hay

chất khử yếu.

a. Fe3+  Fe2+: Cho Fe3+ phản ứng với kim loại từ Fe cho đến Cu trong dãy hoạt động của kim loại. • 2FeCl3 + Fe  3FeCl2. • 2FeCl3 + Cu  2FeCl2 + CuCl2. b. Fe3+  Fe: Cho Fe3+ phản ứng pứ với kim loại từ Mg đến Cr ( kim loại đứng trước Fe : không phải kim loại kiềm, Ba và Ca).

• FeCl3 + Al  AlCl3 + Fe • 2FeCl3 + 3Mg  3MgCl2 + 2Fe. 3. Một số hợp chất quan trọng của Fe.

a. Fe3O4 là một oxit hỗn hợp của FeO và Fe2O3, vì thế khi phản ứng với axit ( không phải là H2SO4 đặc, hay HNO3) ta lưu ý tạo cả hai muối Fe2+ và Fe3+.

Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O. b. Fe(OH)2: kết tủa màu trắng xanh, để lâu ngoài không khí hoặc khi ta khoáy kết tủa ngoài không khí thì phản ứng tạo tủa đỏ nâu Fe(OH)3.

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O

ot  4Fe(OH)3. Khi nung Fe(OH)2 tuỳ theo điều kiện phản ứng:

Fe(OH)2 FeO + H2O.

4Fe(OH)2 + O2 3Fe2O3 + 4H2O c. Phản ưng với axit có tính oxi hoá ( HNO3, H2SO4 đặc)

FeO NO Fe3O3 HNO3 NO2 Fe(OH)2 + H2SO4  Fe3+ + H2O + SO2 FeCO3 ……… …