ĐC THPTQG HS IN từ al, fe hết

ÔN THI THPT QG LỚP 12 CHUYÊN ĐỀ : NHÔM – SẮT A Kiến thức cần nhớ I.TÍNH CHẤT HĨA HỌC - Td với phi kim ( Cl2, O2…) - Td với axít Chú ý: Al thụ động axít H2SO4 HNO3 đặc nguội (Fe, Cr…) - Td với oxít kim loại (phản ứng nhiệt nhơm) - Td với nước 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 Phản ứng nhanh chóng dừng lại lớp Al(OH)3 khơng tan nước ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước Vật nhôm hàng ngày tiếp xúc với nước dù nhiệt độ khôgn xảy phản ứng bề mặt vật phủ lớp Al2O3 mỏng bền không cho nước khí thấm qua - Td với dd kiềm: 2Al + 2NaOH + 6H2O 2Na[Al(OH)4] + H2 Hoặc Al + NaOH + H2O NaAlO2 + 3/2H2 * Điều chế: PP đpnc oxít nó: Al2O3 Al + O2 Trong trình điện phân người ta sử dụng Criolit (Na3AlF6) Có tác dụng: Làm hạ nhiệt độ nóng chảy Al2O3 từ 20500C xuống khoảng 9000C Làm cho tính dẫn điện cao Tạo hỗn hợp nhẹ Al để bảo vệ Al II MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG Nhôm oxít Là chất lưỡng tính: Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + NaOH NaAlO2 + H2O - Quặng boxit Al2O3.2H2O nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại Nhôm hiđroxit: 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O - Là hiđroxit lưỡng tính: Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O (1) Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O (2) * Điều chế Al(OH)3 - Từ muối nhôm: Al3+ + NH3 + H2O Al(OH)3 + NH4+ - Từ NaAlO2 + Cho từ từ đến dư dd HCl vào dd NaAlO2, ban đầu có phản ứng: NaAlO2 + HCl + H2O Al(OH)3 + NaCl; Sau Al(OH)3 tan theo phản ứng (1) + Nếu thổi CO2 qua dd NaAlO2 thu kết tủa Al(OH)3 (không bị tan) NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3 SẮT I KIẾN THỨC CƠ BẢN Đại cương lí tính - Sắt thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII (VIIIB), chu kì 4, số hiệu 26, d = 7,9g/cm 3, dễ dát mỏng, kéo sợi, có tính nhiễm từ Dẫn điện nhôm - Cấu hình e: [Ar]3d64s2 Cấu tạo đơn chất: mạnh tinh thể lập phương tâm khối (Fea) hay lập phuông tâm diện (Feb) - Các quặng chứa sắt: Manhetit (Fe 3O4); Hemantit đỏ (Fe2O3); Xiderit (FeCO3); Pirit (FeS2); Hemantit nâu (Fe2O3.nH2O) Hóa tính sắt a Tác dụng với phi kim - Khi đun nóng sắt tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim O 2, Cl2, S tạo thành sắt oxit, saét clorua, saét sunfua (Fe3O4, FeCl3, FeS) 570o C Fe +H2O → FeO +H2 b Tác dụng với nước c Tác dụng với dung dòch axit - Với dung dòch HCl, H 2SO4 loãng, tạo khí H muối ion Fe 2+: Fe + 2H+® Fe2+ + H2 - Với dung dòch axit có tính oxi hóa mạnh HNO H2SO4 đặc, nóng không tạo H2 mà sản phẩm khử gốc axit: 2Fe + 6H 2SO4 (đ, to) ® Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe + HNO3® Fe(NO3)3 + NO + 2H2O d Tác dụng với dung dòch muối - Sắt đẩy kim loại đứng sau (trong dãy điện hóa) khỏi dung dòch muối (tương tự phần điều chế kim loại phương pháp thủy luyện): Fe + CuSO4® Cu + FeSO4 Hợp chất sắt a Hợp chất sắt (II): Tính chất hóa học chung hợp chất Fe 2+ tính khử 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2® 4Fe(OH)3 (lục nhạt) (đỏ nâu) 2+ - Muối Fe làm phai màu thuốc tím môi trường axit: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4® 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O 2FeCl2 + Cl2® 2FeCl3 3FeO + 10HNO3® 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O - Tuy nhiên gặp chất có tính khử mạnh Fe 2+ thể tính oxi hóa: Zn + Fe2+® Fe + Zn2+ b Hợp chất sắt (III) Fe3+ có cấu hình e: 1s 22s22p63s23p63d5, ion Fe3+ có mức oxi hóa cao nên phản ứng hóa học, thể tính oxi hóa: Cu + 2FeCl3® CuCl2 + 2FeCl2 Fe + Fe2(SO4)3® 3FeSO4 c Các hợp chất sắt với oxi Gồm: FeO, Fe2O3, Fe3O4 (FeO.Fe2O3) Fe3O4 + 8HCl ® FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O Nguyên tắc sản xuất gang thép Gang: hợp kim Fe chứa từ – 4% cacbon Trong gang có số tạp chất: Si, P, Mn, S Thép: hợp kim sắt với cacbon số nguyên tố khác, cacbon chiếm 2% Nguyên tắc sản xuất gang Nguyên tắc sản xuất thép Dùng CO để khử oxit sắt (các quặng Luyện gang thành thép cách cacbonat hay pirit nung nóng (có lấy khỏi gang phần lớn C, Si, Mn mặt O2) biến thành oxit) hầu hết P, S tự oxi hóa gang Nguyên liệu: quặng sắt, than cốc, nóng chảy không khí Các phản ứng xảy theo thứ tự: Oxi không khí sấy nóng Si + O2® SiO2 o đến 900 C 2Mn + O2® 2MnO C + O2® CO2 + 94Kcal C + O2® CO2 o Nhiệt độ lên đến khoảng 2000 C, CO2 + C ® 2CO nên: S + O2® SO2 CO2 + C ® 2CO – 42Kcal 4P + 5O2® 2P2O5 Oxit cacbon khử oxit sắt: Các khí (CO2, SO2, CO) bay khỏi hệ 3Fe2O3 + CO ® 2Fe3O4 + CO2 SiO2và P2O5 oxi axit kết hợp Fe3O4 + CO ® 3FeO + CO2 với FeO, MnO tạo thành xỉ FeO + CO ® Fe + CO2 Khi tạp chất bò oxi hóa hết Fe Chất chảy kết hợp với tạp chất bò oxi hóa: nguyên liệu tạo thành xỉ: 2Fe + O2® 2FeO (nâu) CaO + SiO2® CaSiO3 Thêm vào lò gang giàu C để Fe sinh tạo thành hợp kim với điều chỉnh tỉ lệ C lượng C, Si, Mn thành gang nóng chảy nhỏ Mn thêm vào lò để khử oxit sắt: tso gang nhỏhơn tso Fe FeO + Mn ® Fe + MnO lò ( ) II KIẾN THỨC BỔ SUNG Sắt bò oxi hóa thành hỗn hợp muối Fe(II) Fe(III) - Do sắt có hóa trò 3, nên tác dụng với chất oxi hóa, tùy thuộc vào tỉ lệ số mol chất tham gia phản ứng, tạo thành hỗn hợp loại muối sắt a Trường hợp Fe phản ứng với AgNO3 Ví dụ: cho 0,15 mol Fe vào dung dòch chứa 0,4 mol AgNO3 Fe + 2AgNO3® Fe(NO3)2 + 2Ag 0,15 0,3 0,15 mol AgNO3 lại (0,4 – 0,3) = 0,1 mol, oxi hóa tiếp Fe(NO3)2 Fe(NO3)2 + AgNO3® Fe(NO3)3 + Ag 0,1 0,1 0,1 mol Dung dòch thu có Fe(NO3)2: 0,05 mol Fe(NO3)3: 0,1 mol nAgNO3 f= nFe Tổng quát: Nếu tỉ lệ mol AgNO3 Fe: < f < 3: dung dòch chứa Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 f ≥ 3: dung dòch chứa Fe(NO3)3 f £ 2: dung dòch chứa Fe(NO3)2 b Trường hợp Fe phản ứng với dung dòch HNO3 - Ví dụ: Cho x mol bột Fe tác dụng với dung dòch chứa y mol HNO xác đòng tỉ lệ x/y để dung dòch thu chứa muối Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 Các phản ứng xảy ra: Fe + 4HNO3® Fe(NO3)3 + NO + 2H2O a 4a a mol Fe + 2Fe(NO3)3® 3Fe(NO3)2 b 2b 3b mol Gọi a, b số mol Fe tham gia phản ứng Nếu có muối, HNO3 hết y = 4a; Số mol Fe tham gia phản öùng: a + b = x y 4a y = vớ i điề u kiệ n