Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sắt và hợp chất của sắt. Hợp kim của sắt. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sắt và hợp chất của sắt. Hợp kim của sắt. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sắt và hợp chất của sắt. Hợp kim của sắt.
CHƯƠNG 7: SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG Bài 31: SẮT I Vị trí , cấu hìh electron * Vị trí : Sắt 26 ,nhóm VIIB , chu kì bảng tuần hồn * Cấu hình electron: Lớp sắt ngồi có 14 electron, xây dựng dở dang nên bền Vì Fe nhường electron lớp ngồi số electron lớp sát ngồi để có số oxi hoá +2, +3 +6 Sắt kim loại hoạt động trung bình, số oxi hố thường gặp +2 +3 II Tính chất vật lý * Sắt nguyên chất có ánh bạc, dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy 1539 oC, khối lượng riêng D = 7,9g/cm3 * Dưới 800oC sắt có tính nhiễm từ, bị nam châm hút trở thành nam châm (tạm thời) III Tính chất hố học Fe → Fe2+ + 2e ; Fe → Fe3+ + 3e Tác dụng với phi kim : Sắt khử oxi đến số oxh -2 ,còn sắt bị oxh đến số oxh + +3 a) Phản ứng với O2 *Ở nhiệt độ thường, khơng khí khơ, tạo thành lớp oxit bề mặt (Fe3O4) *Trong khơng khí ẩm, sắt bị gỉ (do bị ăn mòn điện hố) * Khi nóng đỏ, cháy với oxi: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 b) Phản ứng với phi kim Khi bị đốt nóng, Fe phản ứng với hầu hết phi kim t ví dụ: 2Fe + 3Cl2 �� � 2FeCl3 t Fe + S �� � FeS 0 t 3Fe + C �� � Fe3C ( xêmentit ) Chú ý : I2 oxh Fe thành Fe(II) Tác dụng với axit a) Phản ứng với axi thường: Sắt khử H+ dung dịch axit lỗng thành H2 , sắt bị oxh đến số oxh +2 Chú ý : Khi có mặt O2 , Fe hòa tan a xit tạo muối Fe (III) 4Fe + 12H+ + 3O2 → 4Fe3+ + 6H2O b) Phản ứng với axit oxi hoá : Trong trường hợp khác (H2SO4 đặc, nóng; HNO3 lỗng), Fe dễ dàng phản ứng Chú ý : + Fe bị thụ động hoá HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội + Khi cho Fe dư + HNO3 sau pư thu muối sắt (II) Tác dụng với dung dịch muối : Sắt khử ion kim loại đứng sau dãy điện hóa , sắt thường bị oxh đến số oxh +2 Fe + Cu SO4 → FeSO4 + Cu Chú ý : Riêng Fe tác dụng với dung dịch muối AgNO3 dư sắt bị oxh dến số oxh +3 Trang Tác dụng với nước : Ở nhiệt độ nóng đỏ, Fe phản ứng mạnh với nước: IV.Điều chế : Thủy luyện Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe Nhiệt luyện t FeO + H2 �� � Fe + H2O 0 t Fe2O3 + 3CO �� � 2Fe + 3CO2 Điện phân dung dịch muối sắt (II) dpdd FeCl2 ��� � Fe + Cl2 dpdd 2FeSO4 + 2H2O ��� � 2Fe + O2 + 2H2SO4 V Trạng thái tự nhiên sắt : Trong tự nhiên sắt tồn tai chủ yếu dạng hợp chất Quặng sắt quan trọng : 1- Quặng Manhetit Fe3O4 2- Quặng Hematit đỏ Fe 2O3 3- Quặng Hematit nâu Fe2O3 nH2O 4- Quặng Xi đe rit FeCO 5- Quặng pi rit FeS Trang Bài 32: HỢP CHẤT CỦA SẮT A HỢP CHẤT SẮT (II ) Tính chất hóa học đặc trưng hợp chất sắt (II) tính khử I Sắt (II) oxit : FeO Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu đen , khơng tan nước ,khơng có tự nhiên Tính chất hóa học : Là o xit bazơ vừa có tính khử ,vừa có tính oxh tính khử tính chất đặc trưng a) Tác dụng với axit thường tạo muối sắt (II) + H2O FeO + HCl �� � FeCl2 + H2O b) Tác dụng với chất khử ( thể tính oxh ) : t FeO + H2 �� � Fe + H2O t FeO + CO �� � Fe + CO t 3FeO + 2Al �� � 3Fe + Al2O3 c) Tác dụng với chất oxh ( thể tính khử ) : t 4FeO + O2 �� � 2Fe2O3 3FeO + 10HNO3 �� � 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Điều chế : t Fe3O4 + CO �� � 3FeO + CO2 t Fe(OH)2 �� � FeO + H2O t Fe(CO3)2 �� � FeO + CO2 + CO 0 0 0 II Sắt (II) hiđroxit : Fe(OH)2 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu trắng xanh , không tan nước Tính chất hóa học : Là bazo có tính chất khử a) Tác dụng với axit thường tạo muối sắt (II) + H2O Fe(OH)2 + 2HCl �� � FeCl2 + 2H2O b) Tác dụng với chất oxh : * Để khơng khí hóa thành màu nâu : 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O �� � 4Fe(OH)3 * Fe(OH)2 bị oxh chất oxh mạnh khác tạo thành hợp chất Fe (III) , phản ứng đặc biệt dễ dàng mt kiềm 3Fe(OH)2 + 10HNO3 �� � 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O 2Fe(OH)2 + Cl2 + 2NaOH �� � 2Fe(OH)3 + 3NaCl 2Fe(OH)2 + NaClO + H2O �� � 2Fe(OH)3 + NaCl 3Fe(OH)2 + KMnO4 + 2H2O �� � 3Fe(OH)3 + MnO2 + KOH 2+ Điều chế : Fe + 2OH �� � Fe(OH)2 III Muối sắt (II) Tính chất vật lí : Đa số muối sắt II tan nước , kết tinh thường dạng ngậm nước Trang Tính chất hóa học : Vừa có tính khử , vừa có tính oxihóa tính khử chủ yếu , có pư trao đổi a) Tính khử : Muối sắt (II) dễ bị oxihóa thành muối sắt (III) chất oxh mạnh : Cl , Br2 , O2 , nước giaven , KMnO4 ,K2Cr2O7 , H2O2 ,HNO3 , H2SO4đặc 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 �� � 2Fe2(SO4)3 + 2H2O 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 �� � 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O FeCl2 + 3AgNO3 �� � Fe(NO3)3 + 2AgCl + Ag Fe(NO3)2 + AgNO3 �� � Fe(NO3)3 + Ag b) Tính oxh : Fe2+ + Zn �� � Zn2+ + Fe Chú ý : 1- I2 khơng có khả oxh muối sắt (II) thành muối sắt (III) 2- Quặng xiđerit ( FeCO3 ) * Nung quặng : t Nếu nung chân không: FeCO3 �� � FeO + CO2 t Nếu nung không khí : 4FeCO3 + O2 �� � 2Fe2O3 + 4CO2 * Tác dụng với axit : FeCO3 + 2HCl �� � FeCl2 + CO2 + H2O 3FeCO3 + 10HNO3 �� � 3Fe(NO3)3 + NO + 3CO2 + 5H2O 0 Điều chế : Cho Fe hay FeO hay Fe(OH)2 tác dụng với a xit HCl ,H2SO4 loãng B HỢP CHẤT SẮT (III ) Tính chất hóa học đặc trưng hợp chất sắt (II) tính oxh I Sắt (III ) oxit : Fe2O3 Tính chất vật lí : Là chất rắn màu nâu đỏ , không tan nước ,dễ tan axit tạo dung dịch muối sắt ( III ) Tính chất hóa học : Là oxit bazơ có tính oxh yếu a) Tính bazo : Fe2O3 + 6HCl �� � 2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HNO3 �� � 2Fe(NO3)3 + 3H2O b) Tính oxh yếu : t Fe2O3 + 3CO �� � 2Fe + 3CO2 t Fe2O3 + 3H2 �� � 2Fe + 3H2O t Fe2O3 + 2Al �� � 2Fe + Al2O3 Chú ý : A xit có tính khử mạnh ( HI , H2S …) khử Fe+3 thành Fe+2 Fe2O3 + 6HI �� � 2FeI2 + I2 + 3H2O Fe2O3 + H2S + HCl �� � 2FeCl2 + S + 3H2O Điều chế : t 2Fe(OH)3 �� � Fe2O3 + 3H2O 0 0 II Oxit sắt từ : Fe3O4 hay FeO.Fe2O3 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu đen , khơng tan nước có tính nhiễm từ Trang Tính chất hóa học : Là oxit bazơ vừa có tính khử , vừa có tính oxh a) Tính bazơ : Fe3O4 + 8HCl �� � 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O Fe3O4 + 4H2SO4 �� � Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O b) Tính oxh : t Fe3O4 + 4CO �� � 3Fe + 4CO2 t Fe3O4 + 4H2 �� � 3Fe + 4H2O t 3Fe3O4 + 8Al �� � 9Fe + 4Al2O3 Chú ý : Axit có tính khử mạnh ( HI , H2S …) khử Fe+3 thành Fe+2 Fe3O4 + 8HI �� � 3FeI2 + I2 + 4H2O 0 c) Tính oxh khử : 3Fe3O4 + 28HNO3 �� � 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O Điều chế : t 3Fe2O3 + CO �� � 2Fe3O4 + CO2 III Sắt (II) hiđroxit : Fe(OH)3 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu nâu đỏ ,khơng tan nước dễ tan a xit tạo dung dịch muối sắt (III) Tính chất hóa học : a) Tính bazơ : Fe(OH)3 + 3HCl �� � FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HNO3 �� � Fe(NO3)3 + 3H2O t b) Bị nhiệt phân : 2Fe(OH)3 �� � Fe2O3 + 3H2O Điều chế : Fe3+ + 3OH- �� � Fe(OH)3 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O �� � 4Fe(OH)3 IV Muối sắt (III ) Tính chất vật lí : + Muối sắt III kết tinh từ dung dịch trạng thái ngậm nước FeCl3.6H2O , Fe2(SO4)3 9H2O … + Muối sắt III bị thủy phân Tính chất hóa học : Muối Fe3+ có tính oxi hoá , pư trao đổi 2FeCl3 + Cu �� � 2FeCl2 + CuCl2 2FeCl3 + Fe �� � 3FeCl2 2FeCl3 + H2S �� � 2FeCl2 + S � + 2HCl 2FeCl3 + Na2SO3 + H2O �� � 2FeCl2 + Na2SO4 + 2HCl Chú ý : 1- Muối Fe2(CO3)3 không tồn bị thủy phân Fe2(CO3)3 + 3H2O �� � 2Fe(OH)3 + 3CO2 2- Khi trộn lẫn dung dịch muối Fe3+ với dung dịch muối axit yếu Na2CO3 , NaAlO2 … có thủy phân đồng thời cation gốc bazo yếu anion gốc axit yếu nên phản ứng thủy phân hoàn toàn Trang Fe3+ + 3AlO2- + 6H2O �� � Fe(OH)3 + 3Al(OH)3 3+ 22Fe + 3CO3 + 3H2O �� � 2Fe(OH)3 + 3CO2 Điều chế : Fe2O3 + dd axit Fe(OH)3 + dd axit Bài 33: HỢP KIM CỦA SẮT I Gang Khái niệm : Gang hợp kim sắt chứa - 5% cacbon, ngồi có Mn, Si, P, S… Phân loại : Người ta phân biệt: * Gang xám: Chế tạo nhiệt độ cao, có chứa nhiều cacbon (3,5 - 5%) Si * Gang trắng: Rất cứng dòn, dùng để luyện sắt thép * Gang đặc biệt: Có chứa nhiều Mn, Si, Cr, W Dùng để trộn vào gang thường để luyện thép quý Sản xuất gang ( Luyện gang ): a) Nguyên tắc Dùng than cốc để khử sắt oxit (nếu quặng FeCO3 nung trước để biến thành sắt oxit) b)Nguyên liệu : * Quặng oxit : Thường quặng hematit * Than cốc : Tạo chất khử cung cấp lượng dạng nhiệt * Chất chảy : Thường CaCO3 SiO2 , có tác dụng tạo xỉ c) Các phản ứng lò cao: * Tạo chất khử ( Ở phía nồi lò) : t C + O2 �� � CO2 t CO2 + C �� � CO * Phản ứng khử oxít : Khí CO bốc lên gặp sắt oxit , phản ứng thực phần thân lò có nhiệt độ từ 4000C - 8000C 0 * Phản ứng tạo xỉ : t CaCO3 �� � CaO + CO2 CaO + SiO2 �� � CaSiO3 Chú ý : + Đồng thời xảy tương tác Fe C tạo thành sắt cacbua Fe3C hoà tan gang Một phần cacbon gang dạng than chì (graphit) + Gang trắng chứa nhiều Fe3C, gang xám chứa nhiều than chì d )Sự tạo gang : SGK II Thép : Khái niệm : Thép hợp kim sắt có từ 0,01 - 2% cacbon số nguyên tố khác Mn, Si, Cr ,Ni … Phân loại : Người ta phân biệt: a) Thép thường hay thép cacbon: có chứa C, Si, Mn P, S Độ cứng thép phụ thuộc vào hàm lượng cacbon * Thép mềm : Chứa không 0,1% C * Thép cứng : Chứa 0,9% C b) Thép đặc biệt: có chứa lượng đáng kể nguyên tố khác Mn, Si, Cr, Ni, W Thép đặc biệt có tính chất học vật lý quý Ví du: * Thép Ni - Cr: Rất cứng, dòn Dùng để chế tạo vòng bi, vỏ xe bọc thép Trang * Thép W - Mo - Cr: Rất cứng nhiệt độ cao Dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt kim loại * Thép Si: Rất dẻo, đàn hồi tốt Dùng chế lò xo, díp ơtơ * Thép Mn: Rất bền, chịu va đập mạnh Dùng để chế máy nghiền đá, đường ray Sản xuất thép ( Luyện thép ): a) Nguyên tắc Tách bớt khỏi gang phần lớn C, Cr, Si, Mn hầu hết P, S b) Phản ứng xảy luyện thép * O2 khơng khí oxi hố phần Fe gang lỏng * FeO oxi hoá tạp chất Si, Mn, C: SiO2 MnO bị loại xỉ lò, CO cháy: * Loại P, S: Ca3(PO4)2, CaO CaS loại với xỉ * Khử FeO sót lại thép FeSiO3, MnSiO3 loại xỉ c)Các phương pháp luyện thép Trang ... Quặng pi rit FeS Trang Bài 32: HỢP CHẤT CỦA SẮT A HỢP CHẤT SẮT (II ) Tính chất hóa học đặc trưng hợp chất sắt (II) tính khử I Sắt (II) oxit : FeO Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu đen , khơng... dụng với a xit HCl ,H2SO4 loãng B HỢP CHẤT SẮT (III ) Tính chất hóa học đặc trưng hợp chất sắt (II) tính oxh I Sắt (III ) oxit : Fe2O3 Tính chất vật lí : Là chất rắn màu nâu đỏ , không tan nước... 0 0 0 II Sắt (II) hiđroxit : Fe(OH)2 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu trắng xanh , khơng tan nước Tính chất hóa học : Là bazo có tính chất khử a) Tác dụng với axit thường tạo muối sắt (II)