TRUONG DAI HOC SU PHAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA
= =-==-=
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC
Trang 2> 3 + 2 + aK + 3 + + > 2 + 3 + 3 + b4 + 2 + 2 + x > bs + 3 + 2 + 2 + 3 + 3 > 2 + » + 3 a > › > x > ak > 2 > 2 3923? +3+3X +3 +3 232% +3+3 +32 +X +23 +3%+3+%+% 2⁄4v cằm ơw
Luận văn hoàn thành là nhờ sự hướng dẫn, động viên của Quý Thầy
Cô và các bạn cũng như việc tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt
quá trình thực hiện
Em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Kim Hạnh người đã dành
nhiều thời gian và công sức tận tình hướng dẫn em thực hiện luận văn này,
Thay Mai Van Ngoc - giáo viên phản biện, Phòng đào tạo Trường Đại Học
Sư Pham Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm và Quý Thầy Cô trong
Khoa Hóa đã cung cấp tri thức cho em, cũng như các bạn sinh viên lớp Hóa II những người đã góp phần vào việc hoàn thành luận văn này
Luận văn là một phần những kiến thức em đã lĩnh hội trên ghế nhà trường nhưng do thời gian và điều kiện nghiên cứu còn nhiều hạn chế nên
luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em kính mong nhận được sự góp ý quý báu của Quý Thầy Cô và các bạn nhằm giúp em sửa chữa
Trang 3X°+X+X°+X+X+X$+X9+X9+X+X°+X9X$+X¿X+X+X$+X$X+X+X+X MUC LUC Lời cảm ơn Mục lục M ỒN aAattAGtGitiqctttqqualttxbidiqxstaiqtassstcsadaduissassse 1 Phần I: Lí thuyết về nhóm VHIB -Họ sắt Ỏ -Ä 55555555 vs 2 2 Chương I: Các nguyên tố họ sắt LG KẾ vo atettkoaocekaodsaeczav01i004146444ã6460014xxi 6se 7 II Trạng thái thiên nhiên và các dOng View cc.ccececeesescceeeseeseeseseeenescnnees 4 M:TWœbchátv§t⁄&+k:cX:xti6t-@ctucbiáadtididdililiaaoiigsg 5 FV.Twk đất hỏa W6 ad 4kg 01a d die 6 `) 1a 4‹15.Al3LL h VỊ, Hð GD ca na ven s46ii04xc061451650069)2/2404142104050636366016g104đ1x66600006 9 Chương l]: Hợp chất của Fe, Co, Ni I Hợp chất có số oxi hóa +2 Dy GIÊ 0601601 000600006240 66444\001a4/601722e9454640056s4b4: II 2 Các hidrOXÍL -L- SH nọ n5 5e 12
3 Muối Fe(II), Co(II) và Ni(I]) - SG S1 se 13 4 Phức chất của Fe(II), Co(II) và Ni(I) 55 c< vs se 20
Ứ Hợp chấtoc6 số oã | BÓN 43 cáo bicctcdGQGGbidnivaÿy-“=o 22
Be CBG RR uy ưa 6266050 066210622000023460000020i06 23
¿ CÁC NHƯ ———————=————.-.Ai661459x44644646sscs 26
3 Muối Fe(III) và Co(HI) 1 9 5xx S8 se 27 á Phíc chất của Rafn và Co eee»eeeeeeeeesseece-eeeeseee-ee.e 30
II Hợp chất của sắt với số oxi hóa cao 5à Ăn 32
IV Hợp chất cacbonyl của Fe, Co, Ni eo 33
1, St pEiiiibicÐOD Vi 6022 vtLày v2 dyy¿dya& 33
2 Coban octacacbonyl 944994901.099919999.15941099989 9469994090994909900949596029994089 34 TL NT PL ceeeeeekokoiaeeeeenseeoeeneeneaeeeeoeseanssonoooe 35
Phần H: Thí nghiệm bổ sung nhóm VIHB - Họ sắt - 37
L TÑ'1: S8 šttfc dạng VỚI Cá 202 ááaciiaukadavtxacob-ssai 38
II TN 2: Điều chế và tính chất của coban (II) hidroxit 38
HI TN 3: Điều chế và tính chất của niken (H) hidroxit 39
IV TN 4: Điều chế và tính chất của kali feroxianua -. - 40
V TNS: Điều chế và tính chất của kali ferixianua 4I
Trang 4X93X$%X$%X$+Xé$X$+X+X+X+X9X+X$+X$X+X9X+X+X+X+X+X
3
Se Phần II: Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm nhóm VIIIB - Họ sắt 43
I Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm - Q Ăn vs vu 44 x Bs Tế ĐỀ 2226640120 bcicbdi4sv0846654G0006ã0960462 xxGáá40)014œaii6k 51
FN En aa A cscs cece ne teases 52 BO SR aha 2c 6%60000i002606605004oxi0c02eytbowooaocaeuslltuees 53
Trang 5GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh SVTH : Pham Trân Thúy An
II
MOS DAU
Lý d
Nhóm VIIIB có nhiều ứng dụng trong thực tế nhưng chưa được học sinh, sinh viên nghiên cứu nhiều về lý thuyết cũng như thực hành
Nghiên cứu lý thuyết song song với việc tiến hành các thí nghiệm sẽ giúp mở
rộng và khắc sâu kiến thức hơn,
Giáo viên có thể dùng làm tài liệu giảng dạy và thông qua hệ thống câu hỏi trắc
nghiệm giáo viên có thể sử dụng kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh một
cách tổng quát và toàn diện
Do điều kiện thời gian hạn chế, để tài chỉ trình bày phân họ sắt của nhóm VIH B gầm các nguyên tố Fe, Co, Ni
Mục đích của để tài :
Nắm được cơ sở lý thuyết cũng như thí nghiệm thực hành sẽ góp phẩn nâng cao
hiệu quả trong việc dạy và học môn hóa học
IH.Nhiệm vụ nghiên cứu :
Hoàn chỉnh kiến thức nhóm VIII B - Họ sắt
Bổ sung thí nghiệm cần thiết
Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết và bài tập
IV.Phương pháp tiến hành ;
as
Nghiên cứu và tham khảo toàn bộ tài liệu về nhóm VI B Nghiên cứu các thí nghiệm và phương pháp tiến hành Nghiên cứu những cơ sở của kỹ thuật trắc nghiệm
Tổng kết kiến thức về lý thuyết và thí nghiệm bổ sung để đưa ra hệ thống câu
hỏi trắc nghiệm hoàn chỉnh
Kiểm tra hệ thống câu hỏi trắc nghiệm bằng phương pháp lấy mẫu thống kê
Or oS
Trang 6GVHD ; Nguyễn Thi Kim Hanh SVTH : Phạm Trân Thúy An
(Dhan |:
Li THUYET Yi NHOM
Trang 7GVHD : Nguyén Thi Kim Hanh SVTH : Phạm Trân Thúy An
Chasong |:
CÁC NGUYÊN TỐ HỌ SAT
+ Phân họ sắt của nhóm VIII B gồm ba nguyên tố : sắt (Fe) , coban (Co) , niken (Ni)
«Fe được biết từ thời cổ đại
¢Co do nha khoa học Thụy Điển là G.Bandt tìm ra năm 1775
«Ni do nhà hóa học kiêm khoáng vật học người Thụy Điển là A.Cronstedt tìm ra năm 1751 e Một số đặc điểm của Fe, Co, Ni: Đặc điểm Fe Co Ni SốthứU, 26 21 - 28 -
Cấu hình electron hóa trị — 3d94s 3d’ 4s” 3d" 4s?
Ban kinh nguyén wih(A°) 1,26 1,25 — 1/24
Năng lượng ion hóa l(eV) | 79 7,86 1? —
Năng lượng lon hóa I,(eV) 16,18 17,05 16,4
Năng lượng ion hóa I;(eV) 30,63 33,49 35,16
Thế điện cực chuẩn Ew”„ | -044 -0,28 -0,23_
Thế điện cực chuẩn Ew`*,ˆ" 0,77 1,81 2,1
«Nguyên tử của Fe, Co, Ni có vỏ electron ngoài cùng giống nhau 4s, do đó cả ba kim loại ở trạng thái kim loại hay hợp chất đều có đặc điểm giống nhau về tính chất
+ Các nguyên tử của các nguyên tố nhóm này đều có 2 phân lớp electron hóa trị 3d và 4s với tổng số electron là 8(đối với Fe), 9(đối với Co)và 10(đối với Ni)
« Bán kính nguyên tử giảm dan theo chiéu tang số electron điển vào các obitan 3d
Do có cùng số lớp electron, khi điện tích hạt nhân tăng lên các electron hút mạnh
hơn làm giảm bán kính nguyên tử,
«Số oxi hóa lớn nhất đối với Ee là +6, đối với Coban là +5 và đối với Ni là +4.Như
vậy số oxi hóa lớn nhất ở các nguyên tố này không bằng số thứ tự của nhóm cũng
không bằng với số electron hóa trị, khác với hầu hết nguyên tố của các nhóm
khác
&6M:t24t!410112121t1‹1x
Trang 8QVHD : Nguyễn Thị Kùn Hanh_ SVTH : Phạm Trần Thúy An « Số oxi hóa đặc trưng của Fe là +2 và +3; của Co +2,+3 ít bển hơn; của Ni là +2
« Theo thứ tự Fe-Co-Ni , độ bển của các hợp chất M(III) giảm xuống như đã thấy
qua các thế điện cực E”w"°¿wŸ* và năng lượng ion hóa l› của các nguyên tố
Il TRAN N NVA CA VI:
l Trang thai thién nhién :
¢ Trong thién nhién, Fe 1a m6t trong nhifng nguyén t6 phổ biến nhất, Co và Ni ít phổ biến hơn nhiều
« Trữ lượng của chúng trong vỏ trái đất lần lượt là 1,5%; 0,001% và 0,03% tổng số
nguyên tử
«Sắt có trong thiên nhiên dưới dạng hợp chất oxit sunfua, cacbonaL và silicat.Khoáng vật quan trọng của Fe là manhetit (FeyO,) chứa 72% Fe, là một hỗn
hợp oxit sắt(H) và oxit sắt(HI); hematit (FezO;) chứa 60% Fe; pirit (FeS;) và xiderit
(FeCO:) chứa 35% Fe Sắt còn ở phân tán trong khoáng vật của những nguyên tố
phổ biến nhất như AI, Ti, Mn Quặng có giá trị đối với công nghệ hiện đại là sắt
titanat ( inmenit FeTiO))
«Khống vật của Co là cobanun (CoAs) chứa 35,4% Co, smatit (CoAs;), coban
asenua sunfua (CoAsS)
« Khống vật của Ni là quặng niken đỏ (nikelin NiAs), quặng niken trắng (NiAs)),
quặng niken vàng (merilit NiS), quang niken antimonua sunfua (NiSbS), quang
niken asenua sunfua(NiAsS) và penladit ((Fe,Ni)¿S;) Hiện nay các quặng niken
trên thế giới đã bị khai thác cạn kiệt, nên người ta phải tìm đến quặng với hàm
lượng niken nghèo hơn như quặng niken magié silicat có thành phẩn (NiMg),(OH);SuOo e Khoáng vật của Co, Ni thường ở lẫn với nhau và với các khoáng vật của đồng, sắt và kẽm e Trong các thiên thạch đá có khoảng 5,15% Fe, 0,01% Co và 0,14% Ni (% nguyên tử)
+ Trong thiên thạch sắt có 90% Fe, 8,5% Ni và 0,5% Co cùng một ít tạp chất khác
¢ Trong dai dudng Fe, Co,Ni 6 dang Fe(OH), , Co”*, CoSO, , Ni?*, NiSO,
e Trong cơ thể động vật Fe có trong hemoglobin Co là nguyên tố quan trọng đối với
con người, B12 hay cobanamin là phức chất của coban có chứa 4,5% về khối lượng dùng chữa bệnh thiếu máu
Trang 9GVHD : Nguyễn Thi Kim Hank 3VTH Pham Trần Thúy An
2 Đồng vị :
eTrong thiên nhiên Fe có 4 đổng vị bển “Fe (5,84%), “Fe (91,68%), *’Fe
(2,17%)và "*Fe (0,31%).Trong các đồng vị phóng xạ thì **Fe bén hon cả
«Co có 8 đồng vị từ “Co đến °'Co nhưng chỉ có “Co là đồng vị thiên nhiên còn lại
là đồng vị phóng xạtrong đó bến nhất là ““Co, kém bền là '*Co
«Ni có 11 đồng vị từ ' Ni đến “ÊNi trong đó có 5 đồng vị thiên nhiên (bển) “Ni (67,76%), “Ni (26,16%), “Ni (1,25%), “ Ni (3,66%) và ““Ni (1,16%).Trong các đồng vị phóng xạ thì ?Ni bền nhất, “ Ni kém bền nhất II TÍNH CHẤT VẬT LY : « Fe, Co, Ni là những kim loại có ánh kim, Fe và Co có màu trắng xám, Ni có màu trắng bạc « Fe và Ni dễ rèn và dé đát mỏng, Co cứng và dòn hơn
¢ Ca ba kim loại đều khó nóng chảy và khó bay hơi + Một số hằng số vật lý quan trọng của Fe, Co, Ni: Tính chất Fe Co Ni
Độ âm điện (theo Pauling) | — 1,8 17 | iN |
Khối lượng riêng (gcm) | 7,91 8,9 8.9 Nhiét dO néngchdy("C) | 1536 | 1495 1453 Nhiétdosdi(’C) | 2880 | 3100 _— 3185 _ Nhiệt thăng hoa (Kj/mol) 418 _425 424 _ Độ cứng (thang Moxơ) 4-5 5,5 5 _ Độ dẫn điện (Hg=l) 10 10 14 Độ dẫn nhiệt (Hg=1) 10 S 7
+ Khác với hấu hết kim loại, Fe, Co và Ni có tính sắt từ : chúng bị nam châm hút và dưới tác dụng của dòng điện chúng trở thành nam châm Nguyên nhân của tính sắt
từ không phải chỉ là ở nguyên tử hay ion mà chủ yếu là ở mạng lưới tỉnh thể của
chất Trong 4 đạng của sắt chỉ có œ - Fe có tính sắt từ, Co có tính sắt từ ở 1075C, Ni có tính sắt từ ở 362°C
«Cả ba kim loại được dùng chủ yếu để tạo ra các hợp kim có ý nghĩa lớn trong kỹ
thuật và công nghệ cao đặc biệt là các loại thép Hợp kim Fe-C chứa ít hơn 2,14%
C gọi là thép, chứa nhiều hơn 2,14% gọi là gang
All 1, ”.uakL esheets
Trang 10GVHD ; Neuyén Thi Kim Hanh SVTH ; Phạm Trần Thúy An
+ Các dạng thù hình :
- §ắt có 4 dạng thù hình bền ở những khoảng nhiệt độ xác định : ở điều kiện thường
đến 770C tổn tại dạng œ-Fe có mạng lập phương tâm khối, ở 770C dang a chuyển thành dạng B -Fe, mạng tỉnh thể không đổi, đến 910C chuyển thành dạng y -Fe, mạng tinh thể thay đổi thành mạng lập phương tâm diện và ở 1390”C chuyển
thành dang lập phương tâm khối 6 -Fe
-Coban có 2 dạng thù hình : ở điểu kiện thường đến 417C tổn tại dạng œ -Co có
mang lục phương, đến 480°C tổn tại dạng B - Co có mạng lục phương tâm diện
-Niken tốn tại 2 dạng thù hình : thấp hơn 250”C dạng œ -Ni có mạng lục phương,
cao hơn 250C chuyển thành dạng B -Ni mang lập phương tâm diện IV TÍNH CHẤT HỐ HỌC Fe, Co, Ni là những kim loại hoạt động trung bình, tác dụng với nhiều đơn chất và hợp chất Hoạt tính giảm dẫn từ Fe đến Ni 1 Tác dụng với đơn chất : a Với hidro :
-Cả ba kim loại không phản ứng trực tiếp với hidro nhưng ở trạng thái bột nhỏ và ở nhiệt độ cao dễ hấp thụ hidro với lượng khá lớn
- Độ hòa tan của hidro trong Fe nóng chảy phụ thuộc vào dạng thù hình của Fe tạo
ra FeH, FeH> FeHs
~—Co hap thụ kém hơn nhiéu tao CoH, CoH)
=Ni hấp thụ mạnh hidro tạo N¡iH, NiH;, do đó đùng Ni làm xúc tác trong quá trình hidro hóa chất hữu cơ Độ hòa tan Ni phụ thuộc trạng thái rắn hoặc lỏng
b Với oxi:
~ Ở điều kiện thường Fe, Co, Ni bên với không khí
~ Khi nung bột sắt với không khí hoặc trong oxi tạo Fe:O,
°
3Fe + 20, ° Fe:O,
~Ở t' nóng trắng , Co bị oxi hóa tạo Co;O,
1?
3Co + 2O, = Co,0,
—Ni bị oxi hóa chậm hơn , bắt đầu ở 500°C tao NiO
(8
2Ni + O; = 2NIO
~Trong không khí ẩm, Fe sẽ bị ăn mòn trên bể mặt tạo lớp gỉ có thành phần chủ
yếu là FezO›.x HO °
4Fe + 30; + 2x HạO = 2[Fe;yOy.x H;O]
lớp gỉ này xốp giòn nên không bảo vệ được sắt
c Với halogen:
Trang 11GVHD : Nguyễn Thi Kim Hanh SVTH ; Phạm Trân Thúy An
- ÐĐun nóng sắt kim loại với halogen tạo Fe(HI) halogenua khan (ở 2Fe + 3Cl, = 2FeCl; Khi nghiền bột iôt với bột sắt sản phẩm là Fel,(hỗn hợp 2Fela.Fel;) 3Fe + 4l; = Fenla ~€o vàNi tác dụng trực tiếp với halogen tạo muối ứng với số oxi hóa +2 +? M + X¿ = MX, Nhung với flo Co tạo hỗn hợp (CoF; + CoF)
d Với lưu huỳnh : tạo các sunfua 0 t M + S = MS Se, Te cũng phản ứng trực tiếp với Fe, Co, Ni e Với cacbon : -Fe, Co, Ni tạo ra hợp chất với cacbon ứng với thành phần M;C và M;C, trong đó quan trọng là Fe:C t8 3Fe + C = Fe;C ~C€o¿C và Ni;C điều chế gián tiếp 1°
3Co + 2CO = Co;C + CO;
f _Với nitơ; cả ba kim loại không phan ứng trực tiếp với nitơ
Ở nhiệt độ cao cả 3 đều tác dụng với Si, P , Bo
2 Tác dụng với hợp chất :
a Với HạO :
~Ở t thường Fe, Co, Ni không phản ứng với nước
— Khi cho hơi nước qua Fe nung đỏ
tổ
3Fe + 4HO = Fe;O, + 4H;Ÿ
= Khi cho nước qua Ni nung đỏ
t8
Ni + HO = NO + H;† b Với dung dịch kiểm :
~Ở điều kiện thường cả ba kim loại đều không tác dụng
- Khi đun sôi bột sắt với dung dịch NaOH 50% trong điểu kiện không có không khí thu được dung dịch natri hipoferit
t8
Fe + 2NaOH + 2H;O = Na;[Fe(OH)¿] + H;Ÿ
Trang 12GVHD : Nguyễn Thị Kừùn Hạnh SVTH : Phạm Trân Thúy An Fe + HCl = FeCl, + H;ạŸ
Co + H,SO,= CoSO, + HT
Ni + HCl= NiCl, + H,T
~ VGi HNO, lodng, lanh (3 - 5%)
§Fe + 20HNO; = §Fe(NO;); + 2NH,NO; + 6HO
= Với HNO: loãng nóng:
Fe + 4HNO; = Fe(NO;); + NOT + 2H:O
—Co, Ni dé tan trong HNO; lodng
3Co + BHNO} tang adng = 3CO(NO3)2 + 2NOT + 4H,0 3Ni + SHNOs jane = 3Ni(NO3) + 2NOT + 4H,0 s* Axit đặc : ~ Với H;SO, đặc nóng : 1? 2Fe + 6H,SO,d = Fe,(SO,); + 3S0,7T + 6H,O 1?
Co + 2H,SO,d = CoSO, +SO,T + 2H,0
~ Với H;SO; đặc nguội : Fe, Co, Ni bị thụ động hóa sau khi nhúng trong H;SO, đặc
nguội
~ Trong HNO; bốc khói : Fe, Co, Ni cũng bị thụ động hóa.Khi nhúng thanh sắt vào
HNO; bốc khói một thời gian, sau đó nhúng vào dung dịch chứa ion Cu?" hoặc
dung dịch axit loãng như HCI, H;SO,, sắt sẽ mất khả năng phản ứng
d Với dung dịch muối :
Fe khử được các ion kim loại đứng sau nó trong dãy thế điện cực
Fe + CuSO,„¿ = FeSO, + Cul V ĐIỀU CHẾ 1 Sắt: ~§ắt tỉnh khiết được điểu chế bằng cách dùng hidro tỉnh khiết để khử oxit sắt tỉnh khiết (ở FeyOy + 3H; = 2Fe + 3H,0
Quá trình khử xảy ra ở 175-270°C :sắt tự cháy, để thu sản phẩm có độ bển cao đối
với không khí thì tiến hành ở 550-650°C sắt thu được ở dạng bột mịn
—Phương pháp nhiệt phân : 1°
Fe(CO), = Fe + SCOT
-Điện phân dung dich muối Fe(II) như FeCl;, FeSO, với cực dương là tấm Fe-Cr,
cực âm là sắt tinh khiết
FeCl; (dd) —“Ê"PlẦ^_, re} (catôt) + ClạT (anôt)
—Nung cẩn thận Fe(II) oxalat
MÀ
Trang 13GVHD ° Nguyễn Thị Kim Hanh SVTH - Pham Trân Thúy An
2 Coban:
- Coban tỉnh khiết được điều chế bằng cách dùng hidro để khử CoO
t8
CoO + H;ạ = Co + HạO
Ở 250°C coban tự cháy, ở 400°C coban thu được ở dạng bột
Ở 450C tạo thành j- Co, dưới 450°C tạo thành œ- Co
-Có thể điểu chế bằng phương pháp điện phân dung dịch CoSO; với cực dương là thép không gỉ, cực âm bằng tấm chì tinh khiết Sản phẩm thu được chứa 99,1- 99.2% Co, tạp chất là Ni 2CoSO, + 2H,0 — “Phí, 2Co| (catơt) + O;Í(anơt) + 2H;SO, 3 Niken : ~- Niken tỉnh khiết điều chế bằng cách khử oxit NiO t8 NiO + H;ạ = Ni + HO
Ở 270-280°C Ni tự cháy, trên 350°C Ni thu được ở dạng bột
~ Nhiệt phân niken tetracabony! :
o
Ni(CO), = Ni + 4cot
- Điện phân dung dich Ni¡iSO, trong nước với cực dương là lá Fe-Ni, cực âm là Ni ở pH = 4-4,5
2NiSO, + 2HO — #®PB⁄2, 2N¡{ (catơt) + O;f(anơt) + 2H;SO,
s% Ngồi ra cả ba kim loại còn được điều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm : 1? 3Fe;0, + 8Al = 9Fe + 4Al,0, t8 3Co,0, + 8Al = 9Co + 4Al;O; 0 t
3NiO + 2Al = 3Ni + Al;O;
Các phản ứng toả ra lượng nhiệt khá lớn do đơ các sản phẩm thu được không tỉnh
khiết
VI ỨNG DỤNG ;
1 Sắt : là kim loại quan trọng nhất đối với ngành kinh tế và cơng nghiệp hiện đại
~§Sắt nguyên chất chỉ được sử dụng cho những mục đích đặc biệt, ví dụ : sản xuất lõi
từ của các nam châm điện hoặc được dùng thay thế đồng và đồng thau thuộc loại vật
liệu mềm trong sản xuất các vòng đệm, các loại vỏ đạn
-Hợp chất của sắt có ý nghĩa quan trọng trong thực tế như FeCl, ding làm chất
đông tụ khi làm sạch nước, làm chất cầm máu, xúc tác trong hoá học hữu cơ , muối
ferit dùng trong kĩ thuật máy tính
~Oxit của sất không những là nguồn điều chế nhiều hợp chất của sắt mà còn là
nguồn nguyên liệu quan trọng trong luyện kim đen
Trang 14
GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh _ SVTH ; Pham Trân Thúy An
-Sắt, gang, thép là những vật liệu không thể thiếu trong xây dựng các công trình hiện đại, xây dựng đường xe lửa, cẩu cống, chế tạo máy móc thiết bị, chế tạo xe
hơi các loại, xây dựng các dàn khoan khai thác dầu mỏ, xây dựng và phát triển
công nghiệp quốc phòng
2 Coban :
- Hơn 3⁄4 lượng coban được sản xuất dùng để chế tạo thép và hợp kim đặc biệt , thép có chứa Co dùng để chế tạo các dụng cụ cắt gọt khác nhau
= Hợp kim của Co dùng trong kĩ thuật quốc phòng và tên lửa
- Đồng vị “Co dùng chữa bệnh ung thư 3 Niken:
- Có nhiều ứng dụng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân, hơn 80% lugng niken được sản xuất dùng trong ngành luyện kim
=Niken được dùng để mạ lên bể mặt các sản phẩm làm bằng vật liệu dễ bị ăn mòn
—Niken và hợp kim của nó được đùng trong kĩ thuật hàng không và vũ trụ, trong cơng nghiệp hố chất dùng làm xúc tác
- Hợp kim Monen sử dụng dụng trong nhiều ngành chế tạo máy, đóng tàu.Một số hợp kim khác dùng sản xuất các loại tiền thay cho bạc
Trang 15GVHD : Nguyễn Thị Kim Hanh SVTH : Phạm Trần Thúy An
Il:
HOP CHAT CUA Fe, Co, Ni
Il HỢP CHẤT CÓ SO OXI HOA +2
I Các oxÍt ;
a at:
e Sắt (1l oxit: FeO
—FeO có màu đen, nóng chảy ở 1360”C
~ FeO không tan trong nước, dễ tan trong dung dịch axit
FeO + 2H;O' + 3H;O = [Fe(H;O)]”
FeO + 2HCI.„ = FeCl, + H,O
FeO + 4HNO 34 = Fe(NQ;); + NO,T + 2H,O
- Không tan trong dung dịch kiểm
= Khi đun nóng dé bị khử thành kim loại bởi Hạ, CO, C, Si, Al, Mg FO +H —2C, re + HO FeO + HS —2°°., Fes + HO FeO + C(cốc)—>1000ˆC_, Fe + CO -Khi đun nóng trong không khí ở 200-250°C FeO biến thành Fe;O›, ở 570°C phân hủy thành Fe và Fe:O,
¢ Co(II) oxit: CoO
—CoO cé mau luc, néng chay 3 1810°C ~ Tác dụng với axit loãng:
CoO + 2H;O* + 3HO = [Co(H;O),]**
CoO + 2HCI = CoCl; + HO
~ Tan trong dung dịch kiểm mạnh
CoO + 2NaOH¿ + HO = [Na;Co(OH),]4
Xanh lam
= Dễ bị khử bởi H;, CO, AI, C
CoO + Hy —!120-50°C co + H;O
~ Khi đun néng & 400-500"C_ CoO bién thanh Co,0,
« Niken (II) oxit: NiO
=NiO có màu lục, nóng chảy ở 1990C
~ Tác dụng với axit
NiO + 2H,;O* + 3H,O = [Ni(H.0)]**
Trang 16
QGVHD Nguyễn : Thị Kim Hạnh | SVTH : Phạm Trần Thúy An
- Đễ bị khử bởi Hạ, CO, C, AI
NO + Hy —2-%%C, Nị + HO
NiO + C(céc) —“ › Nị + CO
« Các oxit MO đều là chất rắn dạng tỉnh thể lập phương kiểu NaCl
« Các MO có thể nấu chảy với nhiều oxit của kim loại hoặc không kim loại tạo
thành những hợp chất có màu
«+ CoO và NiO thường dùng làm xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, bột màu trong
sản xuất thủy tinh và gốm
b Điều chế :
Các MO được điều chế trực tiếp từ các đơn chất hoặc bằng nhiệt phân các muối
cacbonat, nitrat, oxalat hay nhiệt phân hidroxit 1? MCO; = MO + CO;Ÿ t8 2M(NO;); = 2MO + 4NO;† + O;Ÿ 1? MC,0O, = MO + CO +CO;† t8 M(OH), = MO + HO Riêng FeO cén được điều chế trong khí quyển không có oxi 2 Các hidroxit: a Tính chất: M(OH); là kết tủa không nhây, không tan trong nước, không bền nhiệt, có kiến trúc lớp Tính bazơ giảm dẫn từ Fe(OH); đến Ni(OH);¿ « Sất(1I) hidroxit;
— Fe(OH), c6 mau trắng , trong không khí biến thành Fe(OH); nâu đỏ
4Fe(OH); + O; + 2H;O = 4Fe(OH);‡
- Khi đun nóng trong điểu kiện không có không khí dễ bị mất nước biến thành oxit
Fe(OH), —l9-2%C_,, Feo + 2H;O
- Thể hiện tính lưỡng tính (tính bazơ trội hơn) : phản ứng với axit loãng, kiểm đặc
nóng
Trang 17GVHD : Nguyén Thi Kim Hanh SVTH : Phạm Trần Thỳy An ôđ Coban(1I) hidroxit:
-Co(OH); dng tinh thé mau tím thẫm hay dạng vô định hình màu xanh chàm(vừa
mới kết tủa chứa tạp chất bazơ) khi để dưới dung dịch muối Co(II) chuyén sang
màu hồng
~ Trong không khí dễ bị oxi hoábiến thành Co(OH); màu nâu
4Co(OH) + O; + 2HO = 4 Co(OH);‡
- Khi đun nóng dễ bị mất nước
Co(OH), —!6°-U%C_, Coo + H;O
~ Tan trong axit loãng và kiểm mạnh, đặc nóng
Co(OH); + 2NaOHgạ = Na;[Co(OH),]
(Tím xanh)
= Co(OH); tan trong dung dịch NH; do tạo thành phức chất Co(OH); + 6NH; = [Co(NH;),|(OH);
+ Niken(1l) hi it:
= Ni(OH); màu lục nhạt, bền với không khí, chỉ tác dụng với chất oxi hóa mạnh
2Ni(OH), + Br + 2KOH = 2Ni(OH), + 2KBr
~ Để bị phân hủy khi đun nóng
Ni I(OH) —————— NiO + HạO 230-360°C :
—Ni(OH); tan trong axit, không tan trong kiểm vì tích số tan bé ~=Ni(OH); tan trong NH; do tạo phức chất Ni(OH); + 6NH; = [Ni(NH:)](OH); b Điều chế : phương pháp chung để điều chế các hidroxit là cho muối tác dụng với dung dịch kiểm mạnh M* + 20H = M(OH);} Kết tủa Fe(OH); tỉnh khiết chỉ được tạo nên trong khí quyển va dung dịch hồn tồn khơng có oxi
Khi tác dụng với dung dịch kiểm, muối Co?” và Ni** thường tạo nên kết tủa của
muối bazơ rồi sau đó mới tạo kết tủa hidroxit
CoClạ(dd) —9H—_;› CoOHCIœ) —9—;¿ Co(OH); (r)
(hồng đỏ) (xanh lam) (hồng)
3 Muối Fe(H) Co(ID) và Ni): Nhân xét :
- - Muối M(H) có với hầu hết những anion bền
- _ Muối khan có màu sắc khác với muối ở dạng tính thể hidrat
Ví dụ:
FeC]; trắng , FeCl; 6H;O màu lục nhạt
CoBr; màu lục , CoBr; 6HyO màu đỏ
NiSO, mau vang , NiSO, 7H,O màu lục
Trang 18
GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh SVTH : Pham Trân Thúy An
- - Màu của muối khan không luôn trùng với màu của ion Vị dụ:
Fe”* màu trắng, Co?" màu đỏ, Ni?* màu vàng
- _ Muối axit mạnh như clorua,nitrat và sunfat dễ tan trong nước còn muối của axit
yếu như sunfua, cacbonat, xianua, oxalat và photphat không tan
- Khi tan trong nước các muối đều cho ion bát diện có màu sắc đặc trưng
(M(H;O)„Ï"
- Trong nước ion { M(H;O),]Ÿ* bị thủy phân một phần làm cho dung dịch có phản ứng
aXit yếu
a Các halogenua:
- Khi kết tỉnh từ dung dich nước, muối halogenua thường ở dạng tinh thé hidrat MX;
.SH:O (trừ florua),đều dễ tan trong nước và cả trong rượu
—O dang khan, màu sắc của muối phụ thuộc vào bản chất ion F cr Br r Fe" Trấg | Trắng | Vàng lục Nâu đỏ
_ Co* Đỏ nhạt Xanh lam Lục đen lí
Ni” Lục Vàng Nâu sậm Đen
% FeCl; là chất kết tỉnh màu trắng Ở 1500°C ứng với công thức FeCl;, nhiệt độ
thấp hơn ứng với công thức Fe;C]:
Ủ„ = 627C
_ = 1530"C
— Bi oxi héa khi đun nóng trong không khí :
°
4FeCl, + 3O; ` 2Fe,0,; + 4CI;†
—Tinh thể hiđrat hoá FeCl; 4H;O màu xanh lam, tạo ra khi làm bay hơi dung dich
sau khi cho Fe tác dụng với HCI Để ngoài không khí có màu lục vì bị oxi hóa một
phần Khi đun nhẹ hoặc để trên H;SO, đặc chuyển thành FeC]; 2H;O
~ FeC]; là chất khử điển hình, tác dụng với chất oxi hóa
2FeCl,(dd) + Cl, = 2FeCl,
~ Tác dụng với axit đặc và kiểm loãng:
FeCl; + 4HNO¿¿ = Fe(NO;); + NO;Ÿ + 2HCIÍ + H;ạO FeCl; + 2NaOH, = Fe(OH),+ + 2NaCl
s* CoCl; là chất bột xanh lam, tỉnh thể hidrat có màu hồng
t’.= 727°C
t sai =1049°C
= Để tan trong nước, hấp thụ mạnh hơi nước tạo ra CoCly 6HyO
Trang 19GVHD - Nguyễn Thi Kim Hạnh SVTH : Pham Trần Thúy An
CoCl;.6HạO—*ˆ€_„ CoCI;.4H;O—58ˆ€ „ CoCl;2HạO—ˆ€_„CoCl;.H;O
(đỏ hồng) = (tim xanh) (xanh lam)
_ 140°C CoCl; (xanh lam)
Quá trình mất nước của CoCl; 6H;O không kèm theo sự thủy phân —> làm cho tương
tác giữa CoCl; và HO có sự thuận nghịch-+ cho thêm coban clorua vào silicagel
làm chất chỉ thị độ ẩm
- Khi đun dung dịch CoClạ hay muối coban khác cũng có sự thay đổi màu sắc Hiện
tượng từ đỏ hồng sang xanh lam cũng xảy ra khi cho thêm HClạ, CaCl; hoặc dung môi hữu cơ cho vào dung dịch muối coban,làm phá vỡ sự hidrat hóa của CoŸ" , thay
thế các phân tử H;O trong cẩu nội bing ion CI
(Co(OH),JẺ + 4CI => [CoCh]* + 6H,0
(hồng) (xanh)
- Ngược lại một dung dịch CoCl]; trong rượu có màu xanh khi cho thêm ZnCl]; hay
HgC]; lại chuyển sang màu hồng do phan ng:
(CoCLỶ + 2HgCl, + 6H,0 = [Co(H,0)]* + 2[HgCI,|Ỷ
(xanh) (không màu) (hồng) (không màu)
s NIC]; là tỉnh thể màu nâu vàng hay bột vàng, bay hơi khi đun nóng, tan nhiều trong nước Tỉnh thể hidrat NiCl;.6H;O màu lục Giống như FeCl; vä CoCl; NiCl; cũng tác dụng với axit đặc và kiểm
Điều chế :
~ Đa số các halogenua MX; khan có thể được điều chế trực tiếp từ các đơn chất
0
M + X; i MX; (từ Fe)
- Có thể điêu chế bằng tác dụng của kim loại với dung dịch HX (X là halogen) Lam mất nước khi đun nóng các tinh thé hidrat thu được trong dòng khí HX sẽ được
mudi khan
Vidu: Fe + 2HCI + 6H,O = FeCl,.6H,O + HT
FeCl,6H,O —“1, FeCl, + 6H,O
-FeCl; có thể điểu chế bằng cách đun mudi kép FeCl; 2NH,Cl, (NH4).FeCl, trong
điều kiện không có không khí hoặc dùng H; khử FeCl; nung nóng
0
FeCl, 2NH,CI s FeCl, + 2HCI + 2NH;
o
2FeCl, + H, A 2FeCl, + 2HCI
-CoBr; và CoF; được điều chế bằng cách cho coban(ID) cacbonat tác dụng với axit tương ứng
CoCO, + 2HF = CoF; + CO;† + H;O
—N¡C]; có thể điều chế bằng cách cho Ni tác dụng với nước cường thủy
3Ni + 2HNO, + 6HCI = 3NiCl, + 2NOT + 2H:O
APS ERS Bass 2S TESTS TY ocd o0 8k a E
Trang 20QVHD ; Nguyễn Thí Kừm Hạnh SVTH : Pham Trân Thúy An
b Các Sunfua:
% FeS,, CoS, NiS đều dễ tan trong axit loãng kể cả axit yếu như axit axetic Để lâu
trong dung dich , CoS va NiS chuyển sang dang khó tan trong axit
s* Trong 3 muối trên thì FeS có nhiều ứng dụng
~ FeS không tan trong nước nhưng tan được trong axit loãng
2HCI + FeS = FeCl + HạS
~Trong không khí ẩm, kết tủa FeS bị oxy hóa dẫn thành sunfat và cuối cùng tạo
thành FeO, °
1”
FeS + 20, = FeSO,
1°
4FeS + 70; = 2Fe,0,; + 4SO,
—Khi dun nóng FeS với S§-—> FeS; (sắt(II)disunfua)
1°
FeS + S = _ FeS,
~Trong không khí ẩm, FeS; bị oxy hoá cham tao FeSO,
2FeS,; + 7O; + 2H,0 = 2FeSO, + 2H;SO, -Ở nhiệt độ cao tách ra S: tô FeS; = FeS + S ~ Khi nung trong không khí tạo ra Fe;O; và SO; 1° 4FeS, + O; = 2Fe;O; + 8SO; ®% Điều chế: ~ Các sunfua được điều chế bằng các kim loại tương ứng với lưu huỳnh 1? M + S$ = MS
- Hoặc cho (NH,);§ tác dụng với dung dịch muối của các kim loại đó tạo kết tủa
đen không tan trong nước
(NH,);S + M* = MSL + 2NH,*
c Cac xianua:
-Các hợp chất xianua cia Fe(II), Co(II), Ni(II) déu tao ra 6 dang két tha v6 dinh hình khi cho KCN tác dụng với các muối
Fe(CN); (vàng) , Co(CN); (đỏ) , Ni(CN); (xanh)
Trang 21GVHD ; Nguyén Thi Kim Hanh SVTH_: Pham Trdn Thúy An
—Co(CN), tan trong KCN du tạo dung dịch màu vàng ,sau đó đỏ dẫn và cuối cùng
tạo ra tính thể màu tím có thành phần K;[Co(CN}¿]
Co(CN)›; + 4KCN = K,{Co(CN)|‡i (kali cobantoxianua)
- Khi cho KCN tác dụng với muối NiŸ" tạo ra kết tủa màu xanh sáng Ni(CN);
NiSO, + 2KCN = NI(CN); { + K;SO,
~ Khi cho dư KCN kết tủa ban đầu sẽ tạo thành phức chất màu vàng K;[Ni(CN),] NI(CN),; + 2KCN = K,[Ni(CN),]
Két tinh 6 dang K,[{Ni(CN),] HyO màu da cam
-Khi thêm nhiều KCN vào dung dịch chứa ion (Ni(CN),]Ÿ màu của dung dịch
chuyển từ vàng sang đỏ
K,[Ni(CN),] + 2KCN = K,[Ni(CN)g]
d Các nitrat:
Fe(NO)); kết tỉnh ở dạng hexahidrat Fe(NO;)) 6H;yO màu xanh sáng ở nhiệt độ
thường, ở10°C kết tỉnh dạng nonahidrat Fe(NO;); 9H;O Khi đun nóng, dung dịch
Fe(NO;); bị phân huỷ tạo muối bazơ sắt(II)
* Điều chế:
= Hoà tan Fe trong HNO: loãng lạnh :
8Fe + 20HNO; = 8Fe(NO;); + 2NH,NO; + 6H;O
~ Phản ứng trao đổi giữa FeSO, và Pb(NO;);
FeSO, + Pb(NO;)> = Fe(NO;)> + PbSO, |
Co(NO);: kết tỉnh ở dạng tỉnh thể hexahidrat Co(NO;); 6H;O màu đỏ thẫm Khi đun nóng sẽ nóng chảy ở gần 55°C rồi mất nước kết tỉnh, sau đó bị phân huỷ
Co(NG)); = Co:O, + 6NO;† + QO,
Hoà tan Co , CoO , Co(OH); , CoCO; 6H;O trong axit HNO); loãng
Ví dụ:
Co(OH); + 2HNO; = Co(NO,;) + 2 HO
“* NI(NO¡) : kết tỉnh ở dạng hexahidrat Ni(NO:); 6HO (lam ngọc bích), dễ lên
hoa trong không khí khô, chảy rữa nhanh trong không khí ẩm
Ở 57°C nóng chảy trong nước kết tỉnh , hơn 85,4°C mất dẫn nước kết tinh và đến
300°C bị phân hủy
ö
2 Ni(NO;)> cs Ni,O,; + 4NO, + 1⁄4 O;
* Điều chế:
Hoa tan Ni , NiCO, trong HNO,
NiCO, + HNO, _ Ni(NQ;)> + CO;† + H;O
Am 0) ee
Trang 22GVHD : Nguyễn Thi Kim Hanh SVIH : Pham Trần Thúy Án
c Các sunfat:
s* FcSO:
- Là chất ở dạng tỉnh thể màu trắng
Kết tỉnh từ dung dịch nước ở nhiệt độ thường thu được tinh thé FeSO, 7 H,O mau
lục nhạt nóng chảy ở 54"C để tan trong nước và rựơu
FeSO, + 6H;O = [Fe(H;O)¿]'” + SO,”
- Khi nung nóng các tỉnh thể hidrat mất dẫn nước, cuối cùng tạo ra muối khan màu trắng
e
FeSO,.7HạO—60-#9”C_ reSO,.4H;O—L10-159C_, FeSO,.SO, —39€_„FeSO,
~Ỡ nhiệt độ cao FeSO, bj phan huỷ
4FeSO, _250"C , 2 Fe,0, + 4SO; + O;f†
-FeSO, tạo ra dung dịch màu nâu tối khi tác dụng với khí NO do tạo phức chất
nitrozo Fe(H) sunfat
FeSO, + NO = _ [FeNO] SO, (nâu tốt)
- Để trong không khí , FeSO/ bị oxy hoá chậm
4FeSO, + O, + 2H,O = 4FeOHSO,
(vang nau) ~ Trong môi trường axit
4FeSO, + O; + 2H,SO, = 2Fe;(SO,; + 2H,0
Trong dung dịch nước, ion Fe?* đễ bị oxi hòa tan trong nước oxi hóa thành ion Fe”
Điều này thấy rõ khi so sánh thế oxi hóa của các nửa phản ứng sau:
([Fe(H;Ox]”* + e = [Fe(H;O»J”* E° =+0,771V O; + 4H” + 4e =2H;O EB’ = +1,23V Trong m6i trudng kiém, ion Fe”* thể hiện tính khử mạnh hơn nhiều:
Fe(OH); + e = Fe(OH); + OH E’=-0,56V
Điều này giải thích khả năng bị oxi hóa nhanh của Fe(OH); ở trong không khí ~ FeSO, hinh thành muối kép với sunfat kim loại kiểm hoặc amoni
R;SO,.FeSO,6HO (R là kim loại kiểm)
(NH,);SO,.FeSO,.6 HO (muối Mohr)
Tinh thé muối Mohr có màu lục, dễ kết tỉnh, không hút ẩm, tan nhiều trong nước Fe(NH,);(SO,); + 6H;O = [Fe(H,O),]** + 2NH,” + 2SO,”
Tinh thể muối Mohr bến đối với oxi không khí hơn FeSO, 7H;O nên thường dùng trong hoá học phân tích để pha dung dịch chuẩn của Fe”* và dùng để định cỡ chất
khi đo từ tính
FeSO, 7H;O được dùng để làm chất cắn màu của mực đen và dùng chế các bột
Trang 23GVHD ; Nguyễn Thị Kim Hạnh SVTH : Pham Trần Thúy An
- Dung dịch FeSO, khi có mặt H;SO, sẽ bến hơn đối với không khí nên được dùng làm chất khử trong nhiều phản ứng :
I0 FeSO, +2KMnO, +8 H,SO, = § Fe(SO,); + 2MnSO, + K;SO, +8 H,O
6 FeSO,+ K;Cr:O; + 7 H;ạSO, = 3Fe;(SO,); + Cr;(SO,); + KạSO, + 7HạO
3 FeSO, 3AgNO, — Fe(SO,); + Fe(NO;) + 3Ag
2 FeSO, + 3Hg(NO;)) = 2Fe(SO,); + 2Fe(NO;) + 3Hg
2 FeSO, + 2NaNO,+2H,SO, = FexSO,); + Na,SO,+ 2NOT +2H,0
2FeSO, + H»SO,, + HO»; — Fez(SO,) + 2H,0
2FeSO, + H;SO„¿ +2HNO; = Fe;(SO,); + 2NO;f + 2H;O
~ Trong công nghiệp dùng O; của không khí và nước, oxi hoá Fe§; ở nhiệt độ thường
2FeS; + 7O; + 2HO = 2FeSO, + 2H;SO,
~ Trong phòng thí nghiệm : hoà tan Fe tỉnh khiết trong H;SO; loãng
Fe + H,SO, = FeSO, + Hạ†
* Co SO,;
— Là chất dạng tỉnh thể màu đỏ
~ Kết tỉnh từ các dung dịch nước thu được Co SO, 7H;O màu hồng , nóng chảy ở
y6"C- 98°C , dé tan trong nuéc nhưng không tan trong rựơu CoSO, + 6H,0 = [Co(H,0)]** + SO,>
—CoSO,7H;O bền trong không khí, nhưng khi đun mạnh mất nước dần trở thành
dang khan Co SO, va sau d6 bị phân huỷ thành Co;O,
3CoSO, —22£, Co,0,+S0,T +2SO;f
-CoS§O, tạo ra dang muối bazơ: dạng CoSO, 3Co(OH); màu xanh, dạng
2CoSO,.3Co(OH);.5SH;O màu tím
~Co SO, cũng tạo thành muối kép với sunfaf kim loại kiểm và amoni
Ví dụ : (NH¿) SO, Co SO, ,6 H;O (màu đỏ)
Cho kim loại, oxit, hidroxit tan trong H;ạSO,
CoO + H,SO, = CoSO, + H,O
* NiSOs:
—La chat & dang tinh thé màu vàng chanh
~ Kết tỉnh từ dung dịch nước thu được NiSO¿ 7 H;O có màu luc dễ tan trong nước, nhưng không tan trong rượu
NiSO, + 6H;O = [Ni(H;O),]” + SO,”
~ Trên 840C dễ bị phân hủy
2NiSO, = 2NiO +2SO, + O,7
~ Tác dụng với khí NH; tạo thành amonicacat
NISO, + 6NH, = [Ni(NH;);]SO, ‘
~ Tạo muối kép với sunfat kim loại kiểm và amoni
Vị dụ : (NH¿); SO, NiSO, 6H;O màu xanh lục được dùng làm chất mạ niken
K:SO,.N¡iSO,.6H:O
Trang 24GVHD ; Neuyén Thi Kim Hanh SVTH ; Pham Trân Thúy An Điều chế : Niken(H) sunfat được điều chế bằng cách hoà tan Ni, oxit hoặc hidroxit trong H;SO, Ni(OH), + H,SO, = NiSO, + 2H,O g Mudi cacbonat ;
“+ FeCO, la chat rfn mau tring kh6ng tan trong nuc , nhung tan trong nudc c6 CO,
FeCO, + CO, + H,O = _ Fe(HCO;)
~Ở trạng thái ẩm , nhanh chóng chuyển sang màu lục và sau đó chuyển thành màu nâu khi để trong không khí do thủy phân dan dan va bi oxi hoa
4FeCO; + O; + 6H,O = 4Fe(OH);Ìk + 4CO;†
~ Khi đun nóng, FeCO; bị phân hủy:
0
FeCO; i FeQ + COT
iéu ché :
Cho dung dich Fe** téc dung véi dung dich mu6i cacbonat trung tinh
FeSO, + Na;CO; = FeCO,} + Na;$O,
“ CoCO; và NiCO; kết tủa ở dạng hidrat tỉnh thể CoCO; 6 HO (màu đỏ) và
NiCO; 6H,O (mau hồng nhạt)
—Khi cho các hidrocabon của kim loại kiểm tác dụng với muối Co(H) và Ni(H)
CoC;ạ + 2NaHCO, = CoCO¿y|k + 2NaCl +CO;† + HO
NiCl + 2NaHCO; = NiCO;) + 2NaCl + CO;† + HạO
- Khi cho mu6i Co(II) va Ni(II) tac dung với Na;CO; thì sản phẩm thu được là
cacbonat bazơ CoCO, nCo(OH); (màu xanh) và NICO; mN¡(OH); (mau lục sáng)
=Muối khan CoCO; và NiCO; có thể điều chế bằng cách đun nóng dạng hidrat tỉnh thể trong ống hàn kín ở 140! C
4 Phức chất của Fe(H) , Co(II) va Ni(II) :
~ Các ion Fe?*, Co?" và NiỶ" tạo nên nhiều phức chất , độ bển của những phức chất đó tăng lên theo chiểu giảm cia b4n kinh ion ti Fe**(0,74A"), Co**(0,72A") đến Ni** (0,59A°)
—Ca ba ion déu tao nén phifc chat bat dién vdi s6 phdi tri 6
~lon Fe** it c6 khuynh hướng tạo nên phức chất tứ diện hơn CoỶ* và NiỶ",
~ Ngoài số ít phức chất tứ diện được tạo nên với phối từ trường yếu , ion Ni”" còn tạo
nên nhiều phức chất hình vuông với phối từ trường mạnh
a Phifc chat amoniacat :
-Các muối Fe(I), Co(H), và Ni(H) khan kết hợp với khí NH; tạo muối phức
amoniacat chứa ion bát diện [M(NH;}]?*
Trang 25GVHD : Nguyén Thi Kim Hanh _SVTH : Phạm Trần Thúy An
~Amoniacat Fe(H) kém bền chỉ tổn tại ở dạng rắn hay trong dung dịch bão hoa amoniac Trong nước bị phân huỷ tạo hidroxit ,
[Fe(NH;)]Cl + 2H;O =Ề Fe(OH)| + 2NH,CI + 4NH; ~Amoniacat Co(II) K, = 2,45.10* va Ni(II) K, = 1,02.10” bển hơn, được tạo nên cả
trong dung dich
— Trong dung dich nước, amoniacat Co(II) dé dang tac dung vdi oxi khéng khí tạo
thành amoniacat Co(IH)
4 |Co(NH;,]J“ + O; +2HO = 4[Co(NH;),]** + 4OH ~ Tương tự amoniacat cia Ni(II) cũng bị nước phân hủy một phần
[Ni(NH;)„|C; + 2 HO == Ni(OH)| + 2NH,Cl + 4NH;
b Phức chất xianua :
- Các muối Fe(II), Co(H), Ni(I), khi tác dụng với dung dịch xianua kim loại kiểm
mới đầu tạo kết tủa , sau đó kết tủa tan trong xianua dư tạo nên những ion phức
bát diện [Fe(CN)¿|]““ màu đỏ và ion phức hình vuông [Ni(CN)„]?-
~ lon [Fe(CN),]“ là phức chất bển nhất của Fe(II) còn [Co(CN}„¿]“ kém bền
4K,[Co(CN),] + O0,;+ 2H,O = 4K,[Co(CN)] + 4KOH
2K,{Co(CNx,] + 2HO = 2K;[Co(CN),] + 2KOH + H,T
Bởi vậy khi thêm KCN vào dung dịch CoCl; , xảy ra phản ứng
2CoCl, + 12KCN + 2H,0 = 2K;{Co(CN)] + 4KCI + 2KOH +H;Ÿ
“ Kali feroxianua Ky[Fe(CN),] 3 H,O : ion [Fe(CN)„]“ dang tinh thể đơn tà, có
màu vàng nhạt, vị mặn và đắng, còn gọi là muối vàng máu
—Dễ tan trong nước và axêton nhưng không tan trong rượu ,
- Khi đun nóng ở 87°C- 90°C mất nước biến thành muối khan là chất bột trắng hút
ẩm
K,[Fe(CN),] 3 HJO = K,[Fe(CN)s] + 3 HO
~G 100°C phan huy tao Fe(CN), va KCN
—Bén véi oxi khéng khi va dung dịch kiểm nhưng tác dụng với clo và dung dịch axit
đặc
2K,[Fe(CN),] + Cl, = 2K;[Fe(CN)]} + 2KCI
K,[Fe(CN)6] + HCl) = H,[Fe(CN)]) + 4KCI
(axit feroxianhidric)
Axit feroxianhidric là chất dạng tỉnh thể màu trắng, dé tan trong nước và trong
rượu, bền ở trạng thái khô, phân hủy khi đun nóng:
3 H,[Fe(CN}),] = Fe;[Fe(CN),} + 12HCN
— Khi đun nóng với axit loãng tạo ra HCN ty do:
K,[Fe(CN),] + 3H,SO, = FeSO, + 2K,SO, + 6HCN
~ Tac dung véi dung dich CuSO, va dung dich AgNO,
K„[Fe(CN),] + 2CuSO, = Cu;[Fe(CN}»]‡ + 2K;SO,
(nâu)
Á Ai Là 4 lá Á đá Ái k1 2 L02(00112Á1L(0L114LANAMAMNA¿4L2MN¿11.AE
Trang 26GVHD : Nguyén Thi Kim Hanh SVTH : Pham Trân Thúy An
K„[Fe(CN)¿] +4AgNO; = Aga[Fe(CN),]‡ + 4KNO; (trắng)
- Anion phức [Fe(CN),J“ phân ly rất kém trong dung dịch K, = 7,9.10”
~ Trong hoá học phân tích người ta thường dùng K„[Fe(CN)„} để nhận biết ion Fe" 4Fe** + 3|Fe(CN,|“” = Fe¿[Fe(CN)]:‡|
(xanh pruss)
%* Phức chất hình vuông của Ni(I) :
[Ni(CN);]Ÿ là ion phức bến nhất của Ni(II), Ky = 1.10”, nghịch từ Trong anion phức [Ni(CN),]” , ion Ni** c6 c&u hinh 3d" Lai héa dsp” = | 4s 4p | Ni2*.3d" TLITL | TL [TL le re { t ; | CN tạo liên kết t NỈ" -+CN CN CN CN -j liên kết ơ Ni?” © CN
Ngồi ra, Fe(II) còn tạo được phức sắt bisxiclopentadien Fe(C;H;); màu da cam
có dạng hình bánh kẹp còn gọi là feroxen dùng làm chất xúc tác trong tổng hợp
hữu cơ và vô cơ, dùng làm thuốc chữa bệnh thiếu máu Nikeloxen Ni(C;H;); màu lục , Cobantoxen Co(C;H;); màu đỏ thấm
Co(II) tao ra ion phite tf dién [CoCl,]* , [CoBr4]* , [Co(OH)4]” , [Co(SCN),]”
Đa số phức tứ diện của Co(II) đều có dạng muối kép , chúng bị phân hủy khi pha
loãng nước -> màu dung dịch biến đổi
Vidu: [Co(SCN)J*> + 6H;O = [Co(H,0)]** + 4SCN
(xanh lam) (đỏ hồng)
Ni(I) tạo ra phức chất niken dimetylglioxymat là một phức chất vòng càng trung hoà điện , phân tử có cấu hình hình vuông Là kết tủa màu đỏ , không tan
Trang 27GVHD : Nguyễn Thí Kim Hanh SVIHL [ham Trần TRua Ân
~ Số phối trí đặc trưng của Fe(IH) là 6 và 4, số phối trí đặc trưng của Co(III) là 6
= Ni(IH) không tạo muối đơn giản và chỉ có ít phức chất
1 Các oxit:
a Oxit M,0,
M,O, là chất bột không tan trong nước, Fe;O; có màu nâu đỏ, Co;O; có màu đen, hiện nay chưa biết được Ni;Oy,
% SAID oxit:
—C6 2 dang thd hinh:
œ- Fe;O; là tinh thể lục phương, có tính thuận từ
J- FezO; là tỉnh thể lập phương, có tính sắt từ
~ Fe;O; nóng chảy ở 1550C và thăng hoa ở 2000”C
~ Tan trong axit tạo thành ion phức [Fe(H;O),]** không màu , màu nâu của dung dịch
muối sắt(IH) là màu của các ion phức hidroxo-aquơ
[Fe(H;O),J” + H;O = [Fe(H;O)(OH)]” + HO"
= Tan trong kiểm nóng chảy tạo nên ferit
FeyO; + 2NaOH = 2NaFeO, + H,O Fe,O, + Na,xCO, = 2NaFeO, + CO,
~ Khi nung nóng có thể bị C, Hạ, CO, AI khử thành Fe 1° Fe,0; + 3C = 2Fe + 3CO 1° Fe,0, + 3CO = 2Fe + 3CO; (ở
Fe20; + 3H; = 2Fe + 3H;O
= Nhiệt phân hidroxit ( oxit bị hidrat hoá ) <650°C
Fe,O;.nH,O0 = Fe,O,; + nH;O — Nhiệt phân cacbonat hay nitrat ở trong không khí
0 500°C
4FeCO, + O, = 2Fe,0; + 4CO,
°c
4Fe(NO;); = Fe,0; + 12NO,7 + 30,T ~Có thể diéu ché bing cách nung FeSO,.7H;O
1°
FeSO,?7HO = FeSO, + 7H,O t8
2FeSO, = Fe;O; + SO;T + SO,T
Trang 28GVHD : Nguyễn Thí Kùm HHanh AVM Pham Trần Thứy An
* Coban (IID) oxit:
~Nung & 600°C tao thanh Co,Oy, dén 1300"C phân hủy tiếp tạo ra 4CoO.Co;O; và cuối cùng là CoO tổ 6Co,0, = 4Co¿O, + O,T 0 t
2Co,0, = 4CoO + O;Ÿ
~€oz;O; cũng bị H; khử đến kim loại 125°C 3Co,0; + H; = 2Co:O, + HO 300°C Co,0, + Hạ = 3CoO + H,O >250°C CoO + H), = Co + HO ~ Là chất oxi hóa mạnh
Tác dụng với axit clohidric giải phóng khí clo
Co,0; + 6HCI = 2CoCl; + 3HạO + Cl;f
Tác dụng với axit sunfuric giải phóng khí oxi
2CoO; + 4H;SO, = 4CoSO, + 4HO + O;Ÿ
CozO; dùng làm bột màu của sơn
Điều chế:
- Nhiệt phân muối nitrat
80°C
4Co(NOs)) = 2CorO; + 8NO,T + O,7
~Nung Co(OH); trong lò điện ở 350-370°C
°
4Co(OH)» + O; x 2Co,0, + 4H,0
- Để có sản phẩm tính khiết ta dùng phản ứng
CoClạ + 4NH,Cl + 16NH; + O; = 4[Co(NH;)CHCI + 2HO
2(|Co(NH;)sCI]Cl, + 3H,O = Co,0, + 4NH;T + 6NH,Cl b Oxit hỗn hợp M;O,
-Các oxit M:O, là chất dạng tinh thể lập phương, có tính bán dẫn
-FeyO, có màu đen và có ánh kim, dòn, tổn tại dưới dạng khoáng vật manhetit,
Co;O; cũng có màu đen
- Các oxit MO, bến với nhiệt hơn các oxit M;O:
OxiLsắt từ Fe:O,
~Nóng chảy ở 1538°C và phân hủy ở 1787”C tạo thành FeO
cao
2Fe,0, = 6FeO + O;Ÿ
~Ở trạng thái ẩm dễ bị oxi hóa ngoài không khí tạo ra Fe,0,
4Fe,0, + QO, = 6Fe,0;
Trang 29GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh $SVTH : Pham Trần Thúy An 8
3Fe,0, + 8Al = 9Fe + 4A1L0,
~Tac dung vdi axit tao ra FeO, va mu6i s&t (II), n€u cho axit đến dư tạo ra muối sắt
(H) và sắt (HI)
Fe,O, + 2HCl = Fe,0O; + FeCl, + H,O Fe,O, + 8HCI = FeCl, + FeCl, + 4H,0
—Manhetit là quặng sắt dùng để luyện gang
Điều chế:
-Nung nóng Fe;O; ở > 1450°C
°
6Fe,0, 3 4Fe,0, + O;†
—Nung sắt trong không khí
o
3Fe + 2O; i Fe:O,
~ Cho luồng hơi nước hoặc khí CO; qua sắt nung đỏ 3Fe + 4H,O = Fe;O, + H;Ÿ
0°
3Fe + 4CO; = Fe,0, + 4cot
~Ding khi hidro , hai nuéc (400-500°C) hay khi CO (6 800°C) dé khit Fe,0, 400°C 3Fe,0; + H, — 2Fe:O, + HO - Để điều chế dạng tỉnh khiết dùng phản ứng FeSO, + Fe;(SO,); + 8KOH = Fe:O, + 4K;SO, + 4H,0 * CoO,
~ Phân hủy ở 940°C tạo thành CoO
~ Khi đun nóng bị AI, Hạ, CO khử đến kim loại
öo
Co;0, + 4H, ‘a 3Co + 4H;0
—La chat oxi hoá mạnh
Co,0, + 8HCl = 3CoCl, + 4H,0 + Cl;†?
3Co,0, + 6H,SO, = 6CoSO, + 6H,0 + O;Ÿ
~Co;O, dùng để điều chế loại thủy tình hấp thụ mạnh tia tử ngoại và dùng làm chất xúc tác cho một số phản ứng phân hủy và tổng hợp
Điều chế:
= Nung coban (II) nitrat
0
3Co(NO;); W Co;0, + 6NO,T + O,7
~Nung nóng bét kim loai coban & 300°C trong khéng khi hodc đun nóng CoO hay Co(OH), & 100°C trong khéng khí
t8
6CoO + O; _ 2Co:O,
Trang 30GVHD : Nguyén Thi Kim Hanh SVTH ; Pham Trắn Thúy An
2 Các hidroxit:
- Cac hidroxit M(OH); là chất có thành phần biến đổi M;O:.nH;O
- Cac hidroxit M(OH); đều bển với không khí, không tan trong nước và tan trong NH¡
a.Sắt (HL) hidroxit:
~ Là kết tủa màu nâu đỏ, có cấu tạo và tính chất tương tự với Al(OH); và Cr(OH):
- Khi đun nóng nhẹ mất bớt nước biến thành Fe;O;:.HO, ở nhiệt độ cao hơn sẽ mất
nước hoàn toàn
500 700C
2Fe(OH); = Fe,0, + 3H,O0
~ Tan trong axit tạo muối Fe(HI), kết tủa vừa mới điều chế dễ tan trong axit vô cơ và
hữu cơ, nhưng để một thời gian lại khó tan
~ Khi đun nóng trong dung dịch kiểm mạnh và đặc, Fe(OH); mới điều chế có thể tan
tạo thành hidroxiferit
Fe(OH), + 3KOH = K,[Fe(OH),]
-Fe(OH); tan trong kiểm nóng chảy
1°
Fe(OH); + NaOH; = NaFeO, + 2H,0
1?
2Fe(OH); + K,CO, = 2KFeO, + CO,T + 3H,0
Các ferit thủy phân mạnh trong dung dịch
NaFeO; + 2H,0 = NaOH + Fe(OH);+ Điều chế:
Cho muối Fe(HI) tác dụng với dung dịch kiểm, amoniac, dung dịch cacbonat
FeCl; + 3NH; + 3H,O = Fe(OH);) +3NH,Cl
= 2Fe(OH);+ + 6NaCl + 3CO,T
2FeCl, + 3Na;CO; + 3HO =
b.Coban (IIT) hidroxit:
~Co(OH), 1a chat bột màu nâu den
~ Khi đun nóng mất dần nước:
0 0 0
Co(OH); —! ` €_ CoOOH —? “€_; Co¿o, —*““€ › CoO
~ Tan trong kiểm đặc dư tạo thành hidroxocobantat
Co(OH) + 3KOH = K;[{Co(OH)¿}
~ Là chất oxi hóa mạnh, tan trong dung dịch axit clohidric giải phóng khí clo, trong axit khác giải phóng khí oxi và tạo thanh mudi Co(II)
2Co(OH); + 6HCI = 2CoCl; + ClI;Ÿ? + 6H;O
Điều chế:
Coban(HI) hidroxit được điểu chế bằng tác dụng của chất oxi hoá mạnh ( NaOCI,
Cl;, Brạ, H;O;) với muối Co(IH) hoặc Co(H) hidroxit
Trang 31c.Niken(1 i
~- Là chất bột màu den
- Khi đun nóng mất nước tạo NiO 002C
4Ni(OH); = 4NiIO + O;f + H;O
~ Là chất oxi hóa mạnh, tác dụng với axit giải phóng khí clo
2Ni(OH); + 6HCI = 2NICI; + ClạÏŸ + 6H;O
Điều chế:
~Oxi hóa Ni(OH); bằng oxi không khí hoặc bằng tác dụng với chất oxi hóa mạnh
2Ni(OH); + KBrO + HO = 2Ni(OH);‡ + KBr
— Người ta lợi dụng tính oxi hoá của Ni(OH); để chế tạo acquy kiểm: cực dương làm
bằng bột NiOOH, cực âm làm bằng bột sắt ép, cả hai cực nhúng trong dung dich KOH Hoạt động của acquy kiểm theo sơ đồ:
Phóng điện
Fe + 2NOOH + 2HO Z<—————> _ Fe(OH), + 2Ni(OH), Tich dién
Nhược điểm: hệ số hiệu dụng thấp
3 Muối của Fe(HĐ) va Co(IID:
Nhân xét:
~ Fe(IH) tạo nên muối với đa số anion trừ những anion có tính khử
—€o(HI) chỉ tạo nên rất ít muối đơn giản còn Ni(HI) không tạo nên
~Muối Fe(III) dé tan trong nuéc cho dung dịch chứa ion bát diện [Fe(H;O),]”* màu
tím nhạt
~ Khi kết tinh từ dung dịch, muối Fe(III) thường ở dạng tỉnh thể hidrat
Ví dụ: FeCls6HyO màu nâu vàng Fe(NO;);.9H,O mau tim Fe,(SO,);.10H,O mau vang
~ Màu của muối khan tùy thuộc vào bản chất của anion
Vi du: FeCl, mau nau 46, FeBr; mau d6 tham, Fe,(SO,); mau trắng, Fe(SCN);
màu đỏ máu
— Mu6i Fe(III) thiy phân mạnh hơn muối Fe(H)
(Fe(HOy,]*°? + H,O = Fe(H,0),OH]** + H;O!
[Fe(H,O);OH}* + H,0 <= [Fe(H,0),(OH),]* + H,0°
~Cdc mu6i Fe(II) dé bi khit d€n mudi Fe(II) bdi KI, H2S, SnCl,, Na2S,0, Fe,(SO4); + 6KI = 2Fel, + I, + 3K,SO,
2FeCl, + H,S = FeCl, + 2HCl + S
2FeCl, + SnCl, = 2FeCl, + SnCl,
2FeCl, + 2Na,S,0,; = 2FeCl, + Na,S,O, + 2NaCl
A 0 ek 94/410L/124/1400244À0/4Ð O4 TIIAA(IAll@AMAALWILHAMAMHak ei Ter eT | SASL SA LAA ASSO
Trang 32GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh SVTH : Phạm Trân Thúy An
~ Các muối Co(IH) đều kém bền và có tính oxi hóa
a Các halogenua:
% Sát (III) halogenua:
- Sắt (HI) florua đạng khan có màu hơi xanh, tỉnh thể hidrat có màu hồng nhạt, khó nóng chảy, thăng hoa ở > 1000C
- Sắt (I1) clorua khan là những tỉnh thể màu hung đen có kiến trúc lớp, nóng chảy ở 308°C và sôi ở 315C
~Ở trạng thái khí và 4 700°C, FeCl, & dang dime Fe,Cl,
cK AN „el cv &
Trên 700C phân hủy thanh monome FeCl,
~ Trong không khi, FeCl, dé bị chảy rữa, nhưng khi nung trong không khí hoặc cho luỗng hơi nước đi qua sẽ chuyển thành Fe;O; (ở 4FeChạ + O; = 2FeyO; + 6C];† 1° 2FeCl, + 3H,0 = Fe;O; + 6HCIT —FeCl, dé bị khử thành FeCl; 2FeCl¿ <> 2FeCl; + Cl;Ÿ
~ FeCl; dùng làm chất cắn màu và là chất trung gian trong tổng hợp hữu cơ
—Fe(II) bromua: đạng khan có màu nâu đỏ, dạng hidrat hoá là những tỉnh thể màu luc thim.Trén 100°C bị phân hủy 2FeBr, => 2FeBr + Br, - Fe (II) iotua không bền ngay ở nhiệt độ thường Điều chế: Fe(II) halogenua có thể điều chế bằng tác dụng của halogen với bột sắt hoặc với Fe (II) halogenua
* Coban (III) halogenua:
~Co(HI) florua bền nhất trong các halogenua của Co(III)
~CoE; là chất dạng tỉnh thể màu nâu, trên 400°C bị phân hủy
2CoF 3 = 2CoF; + F,
~ Khi đun nóng với các kim loai Na, Mg, Zn, AI nó bị khử đến kim loại
— CoF; bi nước phân hủy
CoF; + 3H;O = Co(OH);} + 3HF Điều chế:
CoF; có thể điều chế khi cho khí F; tác dụng với CoF; hay CoC]; ở 300-400”
Trang 33GVHD : Nguyễn Thị Kừm Hạnh SVTH : Pham Trân Thúy An
b Các sunfua của Fe(IH) và Co(HI)
% Fe(IIH sunfua:
- Là kết tủa màu đen
~ FesS§; ở trạng thái ẩm bị phân hủy nhanh chóng trong không khí, 2Fe;S; + 3O; + 6H,O = 4Fe(OH);} + 6SỶ
~ Không tan trong nước, tan trong dung dịch HCI loãng
Fe;S; + 4HCI = 2FeCl;ạ + 2H;ạS‡ + St
~ Khi nung Fe với S không tạo ra Fe;S:
~Trong tự nhiên, Fe;S; thường được gặp dưới dạng muối kép Cu;S.Fe;S; và
2Cu;S.FeaS›
- Điều chế: Fe;S; được điểu chế khi cho HạS hoặc (NH,);S tác dụng với muối Fe” trong môi trường trung tính hoặc kiểm yếu s* Coban(III) sunfua: —Co;S§; là những tinh thể màu xám, không tan trong nước và không tan trong axit đặc - Được tạo ra khi đun nóng chảy muối Co'* với § và Na;CO: c Sắt (HH) nitrat:
- Tùy thuộc vào nồng độ, muối Fe(NO)); có thể kết tỉnh ở dạng tỉnh thể không màu
hình lập phương Fe(NO;);.6H;O hoặc dạng đơn tà màu tím Fe(NO;);.9H;O
~ Fe(IH) nitrat tan trong nước tạo thành dung dịch màu nâu do thủy phân, màu đó sẽ
mat dan khi cho thêm HNOI¡
~ Điều chế: Hòa tan vỏ bào sắt trong HNO; loãng gan 25% tao ra Fe(NO ); và hỗn
hợp các nitơ oxit khác nhau
d Caéc sunfat cia Fe(III) va Co(II
“ Sắt (11) sunfat:
~Fe;(SO,); ở trạng thái khan là chất bột màu trắng hoặc vàng nhạt, hút ẩm mạnh, để ngồi khơng khí sẽ chảy rữa thành chất lỏng màu hung
~ Tạo nên với nước một số dạng hidrat hóa Fe;(SO);.9H;O và Fe;(SO,);.10HO
~ Tan trong nước và rượu
~ Khi đun sôi dung dịch loãng sẽ tạo ra muối bazơ kết tủa:
Fe,(SO,); + 2HạO — 2Fe(OH)SO, + H;SO,
Khi đun nóng mất dẫn nước kết tỉnh tạo ra Fez(SO,); khan và sau đó bị phân hủy: 1° 4Fe(SO,); = 2Fe,0,; + 12S0,T + 90,7 —Có khả năng tạo ra muối kép dạng MỈ_Fe(SO,);.I2HạO (không màu ) gọi là phèn sất Ví dụ: phèn sắt amoni NH,.Fe(SO,);.12H;O
Phèn sat kali K.Fe(SO,)).12H,O
GO 33°C phén s&t amoni bién thanh mau nau néng chảy ở 40-41°C và đến 750°C tao thanh phén khan
0 0 SA RE AM(AGÀAlABAlAGAllAd65A aes ~
Trang 34GVHD : Nguyễn Thi Kim Hanh SVTH ; Phạm Trân Thúy An
Điều chế:
= Hòa tan hidroxit Fe(HHH) trong axit sunfuric
2Fe(OH) + 3H;$O, = Fe;(SO,)y + 6HryO ~ Đun nóng FeSO, với H;SO, đặc
2FeSO, + 2H,SO, = FexSO,); + SO,7 + 2H,0 — Dun néng FeSO, véi H,SO, va HNO, đặc
2FeSO, + 2H2SOy + HNO = Fe;(SO,); + 2NO;T + 2H;O % Coban(H) sufat:
~- Là chất dạng tinh thể hình kim màu lục
= Dạng hidrat hóa Co;(SO,);.18H;O, hidrat này kém bền, có tính oxi hóa, phân hủy
nước giải phóng oxi
2Co,(SO,); + 2H,0 = 4CoSO, + 2H,SO, + O;Ÿ
~Trong dung dich H2SO, loãng va lanh , hidrat đó tan không bị phân hủy
- Với sunfat kim loại kiểm và amoni , nó tạo nên phèn M.Co(SO,);.12H;O là những
tỉnh thể bát diện màu xanh, ít tan trong nước và bền trong không khí khô
Điều chế: Điện phân dung dịch đặc CoSO, trong axit sunfuric 40% ở O”C 2CoSO, + H;SO, —“#°P**° , H,† (catô) + Co;(SO,); (anôt)
4 Phức chất của Fe(HI) và Co(HD: a Phifc chat cia Fe(III):
= Fe(HI) tạo nên nhiều phức chất, đa số phức chất có hình bát diện, một số rất ít có hình tứ diện - Những phức bát diện thường có spin cao,trừ những phức chất tạo nên với phối tử trường mạnh có spin thấp % Amoniacat sắt(HI): ~ Kém bền hơn amoniacat sắt(H)
- Phân hủy hoàn toàn trong nước cho nên khi tác dụng với dung dịch amoniac, muối Fe(HI) luôn tao két tha Fe(OH);
* Kali ferixianua: K,[Fe(CN),]
—La chat dang tinh thé don ta mau đỏ, thường gọi là muối đỏ máu, dạng bột nhỏ có
màu vàng
~ Dễ tan trong nước cho dung dịch màu vàng
-Là một trong những phức chất bển nhất của sắt (HT) , anion [Fe(CN),]” phan ly
kém trong nước Kạ=7,94 103
—C6 tinh oxi héa mạnh, nhất là trong môi trường kiểm
[Fe(CN)]” + e = [Fe(CN)]“ E°=0,36V
Khi đun nóng trong dung dịch kiểm, nó chuyển thành feroxianua
4K:|[Fe(CN)} + 4KOH = 4K,[Fe(CN)] + 2H,O + O;†
Kali ferixianua có thể oxi hóa PbO thành PbO;, H;S thành S
Trang 35;VHD : Nguy Ki SVTH : Pham Trdn Thiy An ~Khi cho HCI đặc tác dụng với dung dịch bão hòa K;[Fe(CN);] tạo ra tính thể mau
đỏ nâu là axit ferixianhidric
Kạ[Fe(CN),] + 3HCI = H;[Fe(CN)]k + 3KCI
—Anion [Fe(CN}x]” tạo nên với nhiéu cation kim loại những muối có màu và ít
tan.Đặc biệt dùng nhận biết ion Fe”" trong dung dịch 3Fe** + 2|Fe(CN)]“” = Fe;[Fe(CN)¿];Ì
Xanh tuabun
=Một ion CN có thể thay thế bằng một phân tử trung hòa như H;O, NH;, NO hay
một ion như NO;”, SO¿;” tạo nên những dẫn xuất gọi chung là pruxit
Ví dụ:
Na,|Fe(CN),] + NaNO, + H,O = Na;[Fe(CN)¿NO] + NaCN + 2NaOH
Điều chế:
= Kali ferixianua được điều chế bằng cách oxi hóa kali feroxianua (muối vàng máu) bởi các chất Cl;, KMnO,, HNO;, H;O;
2K,[Fe(CN),] + Cl, = 2K,;{Fe(CN),] + 2KCI
~- Cho FeCl, tác dụng với KCN
FeCl, + 3KCN + 3H,O0 = Fe(OH);+ + 3KCI + 3HCN
Fe(OH) + 3KCN + 3HCN = K:|Fe(CN)]} + 3H;O
b Phức chất của Co(HI)
~ Hau hét phức chất của Co(III) có cấu hình bát diện còn phức chất tứ diện rất hiếm
- Tất cả những ion phức bát diện déu nghịch từ trừ [CoF¿]}” là thuận từ với 4
electron độc thân
~ Phức chất Co(III) bền hơn phức chất Co(II)
— lon Co" thường tạo nên phức chất với vài phối tử khác nhau trong cầu nội
Ví dụ:
[Co(NHạ);H;O]JCl; màu hỗng [Co(NHạ)2CHỊCy màu đỏ
- Ngoài những phức đơn nhân, ion CoŸ” còn tạo ra nhiễu phức đa nhân trong đó cầu
nối giữa các ion Co" có thé 14 OH’, O2, NH * Phức amoniacat coban(TH):
~ Là muối có màu vàng
—Bén hon amoniacat coban(II), amoniacat coban(II) dễ bị thủy phân
(Co(NH;}j° + 2H,O == Co(OH), + 4NH; + 2NH,CI
~ Amoniacat coban(HI) không chi bén trong nước mà cả trong dung dịch HCI đặc và
chỉ phân hủy khi tác dụng với dung dịch H;S
—Ky của [Co(NH))¿]”* là 2,45.10', K, cia [Co(NH3),]°* 1a 10°°.Nguyén nhân của tính
bền nhiệt động khác nhau nhiều do ion Co * đóng góp phần tĩnh điện lớn hơn trong
Trang 36GVHD ; Nguyễn Thi Kừn Hạnh _ SVTH ; Phạm Trân Thúy An liên kết hóa học ở trong phức và do ion Co“ có cấu hình 3d' đóng góp phần cộng
hóa trị lớn hơn so với ion Co”" có cấu hình electron 3d’,
Điều chế:
Amoniacat coban(III) được tạo nên bằng cách thổi mạnh dòng không khí trong vài
giờ qua dung dịch muối Co(lI) khi có mặt amoniac, muối amoni và một ít than hoạt
tính
4CoCl + 4NH,Cl + 20NH; + O, = 4[Co(NH;)JCl, + 2H,O
hoặc oxi hóa dung dịch amoniacat Co(Il) bằng HO; khi có mặt muối amoni
2|Co(NH;),|Ch; + 2NH,CI + H;O; = 2[Co(NH;),]C]: + 2NH; + K;[Co(CN),] + 2HyO
* Kali cobantixianua:
~ Là tinh thể màu vàng
-Tác dụng với HNO; hay H;SO, thu được tỉnh thể không màu là axit cobantixianhidric
2K:{Co(CN)¿} + 3H;SO; = 2H;[Co(CN)]} + 3K;SO;
-Axit cobantixianhidric là axit mạnh ba lấn axit, kết tỉnh dạng hidrat hóa
H;[Co(CN),].5H;O, khi đun đến 120°C tạö ra Co(CN); màu xanh
t8
H,{[Co(CN),] = Co(CN); + 3HCN
—Tac dung vdi dung dich CuSO, tao két tia xanh
2K,[Co(CN)] + 3CuSO, = Cu,[Co(CN)]}.+ Diéu ché:
4K,[Co(CN)s] + 4HCI +O, = 4K,[Co(CN)] + 2H,O + 4KCl
% Natri hexanitrocobantat : Na;[Co(NO;}x|]
~ Là chất dạng bột nhỏ màu vàng ~ Dễ tan trong nước
-Điều chế: cho muối coban(1Il) tác dụng với dung dịch đặc của NaNO; và 50% CH,COOH
CoClz+7NaNO;+2CH;COOH = Na¿[Co(NO;)¿]+ NO + 2NaCI + H;O + 2CHyCOONa III.HỢP CHAT CUA SẮT VỚI SỐ OXI HÓA CAO
- Khác với Co và Ni, ngoài những số oxi hóa +2 và +3 sắt còn có số oxi hóa đặc
trưng là +6
Vị dụ: Các ferat M2 FeO, và MFeO, là chất dạng tỉnh thể màu đỏ tím
- Các ferat đều kém bền với nhiệt
K;FeO, phân hủy ở 200°C BaFeO, phân hủy ở 120°C
~ Tính tan : ferat kim loại kiểm và canxi tan trong nước còn các ferat stronti và bari
Trang 37=Khi tan trong nước các ferat phân hủy giải phóng oxi
4K,FeO, + 10H,O = Fe(OH),+ + 30,7 + 8KOH
-Tac dụng với BaCl; tạo ra kết tủa màu đỏ tím K;FeO, + BaCl; = BaFeO,} + 2KCI -Các ferat là chất oxi hóa mạnh , mạnh hơn cả KMnO,
2K;FeO, + 2NH; =2KFeO;+N;†+2KOH+2HO E° =2,1V
% Điều chế: phương pháp chung là oxi hóa kim loại Fe hoặc hợp chat cia Fe(III)
bằng chất oxi hóa mạnh trong môi trường kiểm mạnh
~ Nấu chảy hỗn hợp Fe;O;, KNO: và KOH
Fe,0O, + 3KNO, + 4KOH = 2K;FeO, + 3KNO;+ 2H,O
- Nấu chảy Fe,0, véi Na;O;
Fe,O, + 3Na;,0, = 2Na,FeO, + Na,O
—Oxi hóa huyền phi Fe(OH); trong dung dịch kiểm mạnh bằng Cl; hoặc Br)
Fe(OH); + 3Br;ạ + 10KOH = 2K;FeO, + 6KBr + 8H;O
IV HỢP CHẤT CACBONYL CUA Fe,Co,Ni 1 Sắt pentacacbonyl Fe(CO);
- Là chất lỏng màu vàng, hóa rắn ở ~20°C, sôi ở 103”C, rất độc
~ Phân tử Fe(CO); có cấu tạo hình chóp kép tam giác với nguyên tử Fe ở trung tâm và các phân tử CO ở năm đỉnh: ia o Fe L842 Aeo a je? A° oc co
- Phân tử có tính nghịch từ, nguyên tử Fe trong phân tử có cấu hình 3dŸ ở trạng thái
lai hóa dspÌ.Những obitan lai hóa trống này nhận những cặp electron từ phân tử
Trang 38GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh: SVTH ; Pham Trân Thúy An
~Khi đốt cháy hơi Fe(CO)s trong không khí tạo nên Fe;zO;
Oo
4Fe(CO), + 130, a 2Fe;O; + 20CO;Ÿ
~Ở 200-250°C trong điểu kiện không có không khí bị phân hủy thành Fe kim loại, trong điều kiện có không khí sẽ tạo ra bột FezO;
140°C
Fe(CO); = Fe + SCOT
- Không tan trong nước nhưng tan trong rượu, ete, axeton, benzen Trong dung dich ete nó bị phân hủy ở nhiệt độ thường bởi tia tử ngoại
2Fe(CO); <= Fex(CO)y + CO
~ Trong dung dịch ete, nó tác dụng mãnh liệt với axit sunfuric đặc theo phản ứng:
Fe(CO); + H,SO, = FeSO, + SCOT + H,T
—Fe(CO), vita cé tinh oxi héa vừa có tính khử:
+ Trong dung dịch amoniac lỏng, tác dụng với Na kim loại, thể hiện tính oxi hóa
Fe(CO)s + 2Na = Na,[Fe(CO),] + cot
+ Tác dụng với dung dịch kiểm mạnh và đặc thể hiện tính khử Fe(CO)s + Ba(OH); = H;Fe(CO), + BaCO,
-Khi dun néng 6 45°C véi khi NO đưới áp suất , NO có thể thay thế hoàn toàn CO trong cacbonyl thành sắt tetranitrozyl Fe(NO)/, tỉnh thể màu đen
- Điều chế: sắt pentacacbonyl được điều chế bằng tác dụng của bột sắt với khí CO ở
I50-200°C và 200 atm
g
Fe + 5CO - Fe(CO); 2 Coban octacacbonyl [Co,(CO),]
—La chất dạng tinh thể trong suốt, mau đỏ da cam
~ Phân tử cacbonyl 2 nhân này có tính nghịch từ, có cấu tạo:
ĐA ggoa, ma“
co
Trong đó nguyên tử Co tạo ra 6 liên kết ơ cho nhận: 4 liên kết tạo nên từ cặp electron trên MO ơ của CO, một liên kết tạo nên từ cặp electron d của Co với MO, trống của Co và I liên kết ơ tạo nên giữa 2 nguyên tử Co
Liên kết giữa Co với các phân tử CO không phải cầu còn được làm bền nhờ liên kết
Trang 39GVHD ; Nguyễn Thi Kim Hanh SVTH : Phạm Trân Thúy An Lai hóa d°sp` 3d | = Co(0)43d® [TL [TY [TY [TY IT I † ye — SS —— - — | tao lién kéto l tid Co —+ CƠ v tạo liên kết ơ liên kết ø Co CO Co - Co ~Néng chay & 51°C, & nhiét 46 nay phan hiy theo phan tng: tô
2Co;(CO); = Co,(CO);; + 4CO
trên 60”C phân hủy thành kim loại
Co;(CO); 5 2Co + 8COT†
~ Khi đun nóng dưới áp suất của khí hidro xảy ra phản ứng:
1°
Co;(CO), + Hy = 2H[Co(CO),] ~ Tan trong rượu va ete nhưng bị nước phân hủy
3Coạ(CO); + 4HyO = 4H[Co(CO),] + 2Co(OH); + 8&CO
- Tác dụng với dung dịch kiểm
6Co;(CO)¿ + NaOH = 8H[ICo(CO),]} + 4Na;CO; + Co,(CO);
- Điều chế: Coban octacacbonyl được điều chế bằng tác dụng của bột coban với khí CO ở 220°C và 250 atm
2Co + 8CO = CO;(CO); 3 Niken tetracacbonyl Ni(CO),
- Là chất lỏng không màu, dé bay hơi và độc
~Phân tử có cấu tạo tứ diện đều với nguyên tử Ni ở trung tâm và 4 phân tử CO ở 4 đỉnh: O 184A” Ni af co
—Phan ti c6 tính nghịch từ, nguyên tử Ni có cấu hình 3d'” ở trạng thái lai héa sp’,
những obitan lai hóa trống nhận cặp electron từ MO, liên kết của CO tạo liên kết ơ cho nhận và liên kết được làm bến thêm nhờ liên kết œ cho được tạo nên từ những cặp clectron đ của Ni và ii MO, phản liên kết còn trống của CO
CO
Trang 40GVHD : Nguyễn Thị Kim Hạnh SVTH : Phạm Trân Thúy An Lai hóa sp” 3d | 4s 4p | Ni(0)3d° [T4 [†{ TT[TTLTT4] + +†+t+ K= liên kết Ni > CO Co CO CO co liên kết ø Ni CO ~ Hóa rắn ở -23”C và sôi ở 43C -Ở 180-200°C, phân hủy hoàn toàn thành kim loại và cacbon monooxit ° Ni(CO), = Ni + 4COT
= Không tan trong nước nhưng tan trong ete, clorofom, benzen
- Không tác dụng với axit loãng , dung dịch kiểm nhưng tác dụng với axit sunfuric
đặc và với axit nitric tạo muối Ni(II)
Ni(CO);¿ + H;SO, = NiSO, + 4COT + H;Ÿ
~ Trong không khí bị oxi hóa dẫn thành NiO và O¿
-Dùng để điều chế Ni tinh khiết, mạ Ni lên kim loạivà thủy tỉnh, làm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ
- Điều chế: niken tetracacbonyl được điểu chế bằng cách cho bột Ni tác dụng với khí CO ở 60-80°C và áp suất thường:
ơ
Ni + 4CO ^ Ni(CO),
Trong phòng thí nghiệm: dùng khí hidro khô khử NiC;O, ở 400C, làm nguội sản
phẩm phản ứng trong khí quyển hidro, rồi cho tác dụng với khí CO ở nhiệt độ
thường Hơi Ni(CO); được ngưng tụ trong bình làm lạnh bằng nitơ lỏng