1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sắt và hợp chất của sắt. Hợp kim của sắt

7 2K 38
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 7
Dung lượng 195,5 KB

Nội dung

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.

Trang 1

CHƯƠNG 7: SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG

Bài 31: SẮT

I Vị trí , cấu hìh electron

* Vị trí : Sắt ở ô 26 ,nhóm VIIB , chu kì 4 của bảng tuần hoàn

* Cấu hình electron:

Lớp sắt ngoài cùng có 14 electron, đang xây dựng dở dang nên kém bền

Vì vậy Fe có thể nhường 2 electron lớp ngoài cùng và một số electron ở lớp sát ngoài cùng để có

số oxi hoá +2, +3 và +6

Sắt là kim loại hoạt động trung bình, số oxi hoá thường gặp là +2 và +3

II Tính chất vật lý

* Sắt nguyên chất có ánh bạc, dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở 1539oC, khối lượng riêng

D = 7,9g/cm3

* Dưới 800oC sắt có tính nhiễm từ, bị nam châm hút và trở thành nam châm (tạm thời)

III Tính chất hoá học Fe → Fe2+ + 2e ; Fe → Fe3+ + 3e

1 Tác dụng với phi kim : Sắt khử oxi đến số oxh -2 ,còn sắt bị oxh đến số oxh + 2 và +3

a) Phản ứng với O 2

*Ở nhiệt độ thường, trong không khí khô, tạo thành lớp oxit bề mặt (Fe3O4)

*Trong không khí ẩm, sắt bị gỉ (do bị ăn mòn điện hoá)

* Khi nóng đỏ, cháy với oxi: 3Fe + 2O2→ Fe3O4

b) Phản ứng với các phi kim Khi bị đốt nóng, Fe phản ứng với hầu hết các phi kim

ví dụ: 2Fe + 3Cl2

0

t

  2FeCl3

Fe + S t 0

  FeS 3Fe + C t 0

  Fe3C ( xêmentit )

Chú ý : I2 chỉ oxh Fe thành Fe(II)

2 Tác dụng với axit

a) Phản ứng với axi thường: Sắt khử H+ của dung dịch axit loãng thành H2 , còn sắt bị oxh đến

số oxh +2

Chú ý : Khi có mặt O2 , Fe hòa tan trong a xit tạo muối Fe (III)

4Fe + 12H+ + 3O2 → 4Fe3+ + 6H2O

b) Phản ứng với axit oxi hoá : Trong các trường hợp khác (H2SO4 đặc, nóng; HNO3 loãng), Fe

dễ dàng phản ứng

Chú ý : + Fe bị thụ động hoá bởi HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội

+ Khi cho Fe dư + HNO3 sau pư chỉ thu được muối sắt (II)

3 Tác dụng với dung dịch muối : Sắt có thể khử được các ion kim loại đứng sau nó trong dãy điện

hóa , còn 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 thì sắt bị oxh dến số oxh +3

Trang 2

3 Tác dụng với nước : Ở nhiệt độ nóng đỏ, Fe phản ứng mạnh với hơi nước:

IV.Điều chế :

1 Thủy luyện

Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe

2 Nhiệt luyện

FeO + H2 t 0

  Fe + H2O

Fe2O3 + 3CO t 0

  2Fe + 3CO2

3 Điện phân dung dịch muối sắt (II)

FeCl2 dpdd

   Fe + Cl2

2FeSO4 + 2H2O dpdd

   2Fe + O2 + 2H2SO4

V Trạng thái tự nhiên của sắt : Trong tự nhiên sắt tồn tai chủ yếu ở dạng hợp chất

Quặng sắt quan trọng : 1- Quặng Manhetit Fe3O4

2- Quặng Hematit đỏ Fe2O3

3- Quặng Hematit nâu Fe2O3 nH2O

4- Quặng Xi đe rit FeCO3

5- Quặng pi rit FeS2

Trang 3

Bài 32: HỢP CHẤT CỦA SẮT

A HỢP CHẤT SẮT (II ) Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt (II) là tính khử

I Sắt (II) oxit : FeO

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu đen , không tan trong nước ,không có trong tự nhiên

2 Tính chất hóa học : Là o xit bazơ và vừa có tính khử ,vừa có tính oxh nhưng tính khử là 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 hiện tính oxh ) :

FeO + H2 t 0

  Fe + H2O FeO + CO t 0

  Fe + CO 2

3FeO + 2Al t 0

  3Fe + Al2O3

c) Tác dụng với chất oxh ( thể hiện tính khử ) :

4FeO + O2 t 0

  2Fe2O3 3FeO + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

3 Điều chế :

Fe3O4 + CO t 0

  3FeO + CO2

Fe(OH)2 t 0

  FeO + H2O Fe(CO3)2 t 0

  FeO + CO2 + CO

II Sắt (II) hiđroxit : Fe(OH) 2

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu trắng xanh , không tan trong nước

2 Tính chất hóa học : Là một bazo và 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 trong không khí hóa thành màu nâu :

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O   4Fe(OH)3

* Fe(OH)2 cũng bị oxh bởi các chất oxh mạnh khác tạo thành hợp chất Fe (III) , phản ứng này đặc biệt dễ dàng trong 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

3 Điều chế : Fe2+ + 2OH -

  Fe(OH)2

III Muối sắt (II)

1 Tính chất vật lí : Đa số muối sắt II tan trong nước , khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước

2 Tính chất hóa học : Vừa có tính khử , vừa có tính oxihóa nhưng tính khử là chủ yếu , có pư trao

đổi

Trang 4

a) Tính khử : Muối sắt (II) dễ bị oxihóa thành muối sắt (III) bằng chất oxh mạnh như : Cl2 , 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 không có khả năng oxh muối sắt (II) thành muối sắt (III)

2- Quặng xiđerit ( FeCO3 )

* Nung quặng :

Nếu nung trong chân không: FeCO3

0

t

  FeO + CO2

Nếu nung trong không khí : 4FeCO3 + O2

0

t

  2Fe2O3 + 4CO2

* Tác dụng với axit :

FeCO3 + 2HCl   FeCl2 + CO2 + H2O

3FeCO3 + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO + 3CO2 + 5H2O

3 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 của hợp chất sắt (II) là tính oxh

I Sắt (III ) oxit : Fe2O3

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn màu nâu đỏ , không tan trong nước ,dễ tan trong axit tạo dung dịch

muối sắt ( III )

2 Tính chất hóa học : Là một oxit bazơ và có tính oxh yếu

a) Tính bazo :

Fe2O3 + 6HCl   2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3 + 6HNO3   2Fe(NO3)3 + 3H2O

b) Tính oxh yếu :

Fe2O3 + 3CO t 0

  2Fe + 3CO2

Fe2O3 + 3H2 t 0

  2Fe + 3H2O

Fe2O3 + 2Al t 0

  2Fe + Al2O3

Chú ý : A xit có tính khử mạnh ( như HI , H2S …) có thể khử được Fe+3 thành Fe+2

Fe2O3 + 6HI   2FeI2 + I2 + 3H2O

Fe2O3 + H2S + HCl   2FeCl2 + S + 3H2O

3 Điều chế :

2Fe(OH)3

0

t

  Fe2O3 + 3H2O

II Oxit sắt từ : Fe3O4 hay FeO.Fe2O3

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu đen , không tan trong nước và có tính nhiễm từ

2 Tính chất hóa học : Là một oxit bazơ và vừa có tính khử , vừa có tính oxh

a) Tính bazơ :

Fe3O4 + 8HCl   2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

Trang 5

Fe3O4 + 4H2SO4   Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O

b) Tính oxh :

Fe3O4 + 4CO t 0

  3Fe + 4CO2

Fe3O4 + 4H2 t 0

  3Fe + 4H2O 3Fe3O4 + 8Al t 0

  9Fe + 4Al2O3

Chú ý : Axit có tính khử mạnh ( như HI , H2S …) có thể khử được Fe+3 thành Fe+2

Fe3O4 + 8HI   3FeI2 + I2 + 4H2O

c) Tính oxh khử :

3Fe3O4 + 28HNO3   9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

3 Điều chế : 3Fe2O3 + CO t 0

  2Fe3O4 + CO2

III Sắt (II) hiđroxit : Fe(OH) 3

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu nâu đỏ ,không tan trong nước nhưng dễ tan trong a xit tạo

dung dịch muối sắt (III)

2 Tính chất hóa học :

a) Tính bazơ : Fe(OH)3 + 3HCl   FeCl3 + 3H2O

Fe(OH)3 + 3HNO3   Fe(NO3)3 + 3H2O

b) Bị nhiệt phân : 2Fe(OH)3

0

t

  Fe2O3 + 3H2O

3 Điều chế : Fe3+ + 3OH

- - Fe(OH)3

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O   4Fe(OH)3

IV Muối sắt (III )

1 Tính chất vật lí :

+ Muối sắt III kết tinh từ dung dịch ở trạng thái ngậm nước

FeCl3.6H2O , Fe2(SO4)3 .9H2O …

+ Muối sắt III bị thủy phân

2 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 tại do bị thủy phân

Fe2(CO3)3 + 3H2O   2Fe(OH)3 + 3CO2

2- Khi trộn lẫn dung dịch muối Fe3+ với dung dịch muối của các axit yếu như Na2CO3 , NaAlO2 … thì do có sự thủy phân đồng thời cation gốc bazo yếu và anion gốc axit yếu nên phản ứng thủy phân hoàn toàn

Fe3+ + 3AlO2- + 6H2O   Fe(OH)3 + 3Al(OH)3

2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O   2Fe(OH)3 + 3CO2

3 Điều chế : Fe2O3 + dd axit

Fe(OH)3 + dd axit

Trang 6

Bài 33: HỢP KIM CỦA SẮT

I Gang

1 Khái niệm :Gang là hợp kim của sắt chứa 2 - 5% cacbon, ngoài ra còn có một ít Mn, Si, P, S…

2 Phân loại : Người ta phân biệt:

* Gang xám: Chế tạo ở nhiệt độ cao, có chứa nhiều cacbon (3,5 - 5%) và ít Si hơn.

* Gang trắng: Rất cứng nhưng rất dòn, dùng để luyện sắt hoặc thép.

* Gang đặc biệt: Có chứa nhiều Mn, Si, Cr, W Dùng để trộn vào gang thường để luyện thép quý.

3 Sản xuất gang ( Luyện gang ):

a) Nguyên tắc

Dùng than cốc để khử sắt oxit (nếu là quặng FeCO3 thì nung trước để biến thành sắt oxit)

b)Nguyên liệu :

* Quặng oxit : Thường là quặng hematit

* Than cốc : Tạo chất khử và cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt

* Chất chảy : Thường là CaCO3 hoặc SiO2 , có tác dụng tạo xỉ

c) Các phản ứng trong lò cao:

* Tạo chất khử ( Ở phía trên nồi lò) :

C + O2

0

t

  CO2

CO2 + C t 0

  CO

* Phản ứng khử oxít : Khí CO bốc lên gặp sắt oxit , các phản ứng này được thực hiện trong phần thân lò có nhiệt độ từ 4000C - 8000C

* Phản ứng tạo xỉ :

CaCO3

0

t

  CaO + CO2

CaO + SiO2   CaSiO3

Chú ý : + Đồng thời xảy ra tương tác giữa Fe và C tạo thành sắt cacbua Fe3C hoà tan trong gang Một phần cacbon trong gang ở dạng than chì (graphit)

+ Gang trắng chứa nhiều Fe3C, gang xám chứa nhiều than chì

d )Sự tạo gang : SGK

II Thép :

1 Khái niệm : Thép là hợp kim của sắt có từ 0,01 - 2% cacbon và một số nguyên tố khác như Mn,

Si, Cr ,Ni …

2 Phân loại : Người ta phân biệt:

a) Thép thường hay thép cacbon: có chứa ít C, Si, Mn và rất ít P, S Độ cứng của thép phụ thuộc

vào hàm lượng cacbon

* Thép mềm : Chứa không quá 0,1% C

* Thép cứng : Chứa 0,9% C

b) Thép đặc biệt: có chứa những lượng đáng kể các nguyên tố khác như Mn, Si, Cr, Ni, W Thép

đặc biệt có những tính chất cơ học và vật lý rất quý

Ví du:

* Thép Ni - Cr: Rất cứng, ít dòn Dùng để chế tạo vòng bi, vỏ xe bọc thép.

* Thép W - Mo - Cr: Rất cứng ngay ở 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 ôtô.

* Thép Mn: Rất bền, chịu được va đập mạnh Dùng để chế máy nghiền đá, thanh đường ray.

3 Sản xuất thép ( Luyện thép ):

a) Nguyên tắc

Trang 7

Tách bớt khỏi gang một phần lớn C, Cr, Si, Mn và hầu hết P, S.

b) Phản ứng xảy ra khi luyện thép.

* O2 của không khí oxi hoá một phần Fe trong gang lỏng

* FeO oxi hoá các tạp chất như Si, Mn, C:

SiO2 và MnO bị loại cùng xỉ lò, CO cháy:

* Loại P, S:

Ca3(PO4)2, CaO và CaS được loại cùng với xỉ

* Khử FeO còn sót lại trong thép

FeSiO3, MnSiO3 được loại cùng xỉ

c)Các phương pháp luyện thép

Ngày đăng: 11/05/2019, 22:42

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w