- than cốc (cung cấp nhiệt, tạo chất khư CO) 2. Sản xuất thép. 1) Nguyên liệu : Gang trắng hoặc gang xám, sắt thép phế liệu...[r]
(1)Chương 7 Chương 7: SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG Năm Học 2019-2020 I HỆ THỐNG KIẾN THỨC
KL SẮT (Fe=56) CROM (Cr=55) ĐỒNG (Cu=64)
Vị trí 5626
p e 26 Fe n 30
Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d64s2 =>Số oxi hoá hợp chất: +2; +3
52
24Cr n 28p e 24
Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d54s1
=>Số oxi hoá hợp chất: +1 đến +6 (thường gặp: +2; +3; +6)
63
29Cu p e 29n 34
Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d104s1
=>Số oxihố hợp chất: +1; +2
Lí tính
Màu trắng xám, dẻo, t0nc cao, dẫn điện, nhiệt tốt, có tính nhiễm từ
Màu trắng bạc, cứng nhất, khó nóng chảy
Màu đỏ, dẻo, mềm, dẫn điện, nhiệt tốt
Hố tính
Có tính khử trung bình 1) Với phi kim:
3Fe + 2O2
o
t
Fe3O4 2Fe + 3Cl2
o
t
2FeCl3 Fe + I2
o
t
FeI2 Fe + S
o
t
FeS 2) Với axit
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Fe +H2SO4 FeSO4 + H2↑ 2Fe+6H2SO4(đặC.
o
t
Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O
Fe + HNO3 (loãng) → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Fe+ 6HNO3(đặC.
o
t
Fe(NO3)3 +3NO2+ 3H2O
Khi tác dụng với HNO3, HNO3 thiếu phản ứng tiếp tục xảy
Fe + 2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2
Fe không tác dụng với HNO3 đặc nguội;
H2SO4 đặc nguội
3) Với muối
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Fe +2AgNO3→Fe(NO3)2 + 2Ag
Nếu AgNO3 dư thì:
Fe(NO3)2+AgNO3→Fe(NO3)3+Ag
4)Với nước: Fe khơng phản ứng với nước ở nhiệt độ thường chỉ phản ứng nhiệt độ cao
3Fe+4H2O 570
o o
t
Fe3O4+ 4H2↑ Fe + H2O 570
o o
t
FeO + H2↑ Trạng thái tự nhiên
-Hematit: Fe2O3 khan (đỏ); Fe2O3.nH2O (nâu)
- Manhetit: Fe3O4 - Xiđerit: FeCO3
Có tính khử (mạnh Fe) 1) Với phi kim:
4Cr + 3O2
o
t
2Fe2O3 2Cr + 3Cl2
o
t
2CrCl3 Cr + S
o
t
CrS
2) Với axit Cr + 2HCl
o
t
CrCl2 + H2 Cr+ H2SO4
o
t
CrSO4 + H2↑ 2Cr +6H2SO4(đặC.
o t Cr2(SO4)3+3SO2+6H2O Cr+4HNO3 o t
Cr(NO3)3+NO +2H2O
Cr không tác dụng với HNO3
đặc nguội; H2SO4 đặc nguội
3) Tác dụng với muối
4)Với nước: Cr không phản ứng với nước có màng oxit bảo vệ
Có tính khử yếu 1) Với phi kim: 2Cu + O2
o
t
2CuO Cu + Cl2
o
t
CuCl2 Cu+ S
o
t
CuS
2) Với axit
Cu không phản ứng với HCl; H2SO4 lỗng Nhưng có mặt của O2 phản ứng xảy
2Cu+4HCl+O2
2CuCl2+2H2O 3Cu+8HNO3(l)→ 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+2H2SO4(đ) o t
CuSO4 +SO2 + 2H2O
3) Tác dụng với muối Cu + 2AgNO3 →Cu(NO3)2 + 2Ag
Cu+2Fe(NO3)3→2Fe(NO3)2+C u(NO3)2
4)Với nước: Cu không phản ứng với nước
(2)Chương 7- Pirit sắt: FeS2 Năm Học 2019-2020 CÁC HỢP CHẤT
Hợp chất
I Cấu hình
Fe(Z=26) :1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+(Z=26):1s22s22p63s23p63d6 Fe3+(Z=26):1s22s22p63s23p63d5 II Màu hợp chất
FeCl2 mà trắng xanh FeCl3: màu vàng nâu
I Hợp chất sắt (II)
1) Tính chất hóa học hợp chất sắt (II): chủ yếu tính khư
A tính khử
3FeO + 10HNO3 Fe(NO3) + NO +
5H2O
4Fe(OH)2 + O2 +2H2O t 4Fe(OH)3 Fe(OH)2+HNO3 Fe(NO3)3+NO+H2O 2FeCl2 + Cl22FeCl3
(lục nhạt) (vàng nâu)
B Oxit hiđroxit sắt (II) có tính bazơ
FeO + H2SO4 FeSO4+H2O
Fe(OH)2+2HClFeCl2+2H2O
C Họp chất sắt (II) cũng thể hiện tính oxi hóa khơng đặc trưng
Zn+FeCl2ZnCl2+Fe
FeO + H2 t0 Fe + H2O
2) Điều chế số hợp chất sắt (II)
- FeO
Fe(OH)2 t0 FeO+H2O(khơng có kk)
Fe2O3+CO
0
500 600 C
2Fe+CO
- Fe(OH)2
FeCl2+2NaOH Fe(OH)2 +2NaCl
- Hợp chất sắt (II)
FeO+2HCl FeCl2+H2O Fe + H2SO4 FeSO4+H2 2FeCl3+Fe 3FeCl2
3) nhận biết Fe2+: sư dụng OH- tạo kết tủa trắng xanh, hóa nâu khơng khí ẩm
Fe2+ + 2OH-Fe(OH)2
I Cấu hình
Cr (Z=24):
1s22s22p63s23p63d 5 4s 1 Cr2+ (Z=24): 1s22s22p63s23p63d4
Cr3+ (Z=24): 1s22s22p63s23p63d3
II Màu hợp chất CrO: màu đen Cr2O3: lục thẫm
Cr(OH)2 màu vàng Cr(OH)3: lục xám
CrO3: đỏ thẫm 2CrO24
+ 2H+
2
Cr O
+ H2O
(màu vàng) (màu da cam)
I Hợp chất Cr (II) 1) Crom (II) oxit (CrO): một oxit bazơ
CrO + 2HCl→ CrCl2 + H2O
4
+2
Cr O + O2→ 2Cr O+32
2CrO + 4H2SO4 (đặC.
Cr2(SO4)3+ SO2 +4H2O
3CrO + 10HNO3 3Cr(NO3)3 + NO + 5H2O
2) Crom (II) hiđroxit (Cr(OH)2): mợt bazơ, có tính khư
Cr(OH)2+2HCl→CrCl2+ H2O
Cr(OH)2+O2+2H2O→ 4Cr(OH)3
điều chế
CrCl2 + NaOH→ Cr(OH)2↓ +2NaCl
3)Muối crom(II): có tính khư mạnh
2CrCl2+Cl2→2CrCl3 II Hợp chất crom(III) 1) Crom(III) oxit (Cr2O3): oxít lưỡng tính
Cr2O3+HCl CrCl3+ H2O
Cr2O3 + 3H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3H2O
Cr2O3 + 6HNO3 2Cr(NO3)3 + 3H2O
Cr2O3+2NaOH 2NaCrO2+H2O
I Cấu hình
Cu(Z=29): 1s22s22p63s23p63d104s1 Cu+(Z=29): 1s22s22p63s23p63d10 Cu2+ (Z=29): 1s22s22p63s23p63d9 II Màu hợp chất
CuSO4 : xanh Cu(OH)2: xanh lam
[Cu(NH3)4](OH)2: xanh lam suốt (xanh thẫm)
1) Đồng (II) Oxit: CuO
A Lí tính: CuO chất rắn, màu đen
B Điều chế:
0
t
2
Cu(OH) CuO H O
t0
3
2Cu(NO )
2 2
2CuO 4NO O
t0
3
CuCO Cu(OH) 2 2
2CuO CO H O
C.Hóa tính: - Tính oxi hóa:
0
2 t
2
CuO CO Cu CO
0
2 t
2
CuO H Cu H O
0
2
t
Cu O N H
0
2 2
3Cu N 3H O
- Tính bazơ :
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O
2) Đồng (II) hiđroxit: Cu(OH)2 A Lí tính: Chất rắn, màu xanh B Điều chế:
CuSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Cu(OH)2
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 C Hóa tính:
- Tính bazơ: Cu(OH)2 + 2HCl CuCl2 + 2H20
-Cu(OH)2 tan dung dịch NH3
dung dịch có màu xanh lam gọi
là nước Svayde
Cu(OH)2 + 4NH3
(3)Chương 7 Năm Học 2019-2020 4Fe(OH)2 + O2 +2H2O
4Fe(OH)3 (trắng xanh) (nâu đỏ)
II Hợp chất sắt (III)
1) Tính chất hóa học hợp chất sắt (III)
A Hợp chất sắt (III) có tính oxi hóa
2FeCl3 +Fe3FeCl2
2FeCl3 +Cu2FeCl2+CuCl2
Fe2O3+CO
t
Fe+CO2 Fe2O3+Al
0
t
Fe + Al2O3 2FeCl3+2KI2FeCl2+I2+2KCl
2FeCl3 +H2S2FeCl2+S+2HCl
B Fe2O3 Fe(OH)3 có tính bazơ
Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
2Fe(OH)3 +3H2SO4Fe2(SO4)3+
6H2O
Fe(OH)3 +3HNO3Fe(NO3)3+ 3H2O
2) Điều chế số hợp chất sắt (III)
-Fe2O3
2Fe(OH)3 t0 Fe2O3+H2O - Fe(OH)3
Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3
3) nhận biết Fe3+ Sư dụng OH- tạo kết tủa nâu đỏ
Fe3+ + 2OH-Fe(OH)3
Cr2O3 điều chế (NH4)2Cr2O7
0
t
Cr2O 3+N2+4H2O
2)Crom(III) hiđroxit (Cr(OH)3): hiđroxit
lưỡng tính
Cr(OH)3+NaOH→ NaCrO2 + H2O
Cr(OH)3+3HCl→CrCl3+3 H2O
Điều chế
CrCl3+3NaOH→Cr(OH)3 +3NaCl
Trong mơi trường OH-, có mặt chất oxi hóa Br2, Cr(OH)3 bị oxi hóa tạo thành
6 2
4
Cr (CrO )
3)Muối crom(III) Muối Cr(III) có tính oxi hóa tính khư
+3 +2 +2
2Cr + Zn 2Cr + Zn
+3
2
2Cr +3Br +16OH
6
4
2Cr O +6Br +8H O
III Hợp chất Crom(VI) 1)Crom(VI) oxít (CrO3): là oxít axít tác
dụng với nước →2 axit CrO3 + H2O → H2CrO4 (axít cromiC.
2CrO3+H2O →H2Cr2O7 (axit đicromic)
-CrO3 có tính oxi hóa mạnh, mợt số chất vơ hữu (S, C, P, NH3, C2H5OH…) bốc cháy tiếp xúc với CrO3 → Cr2O3
2CrO3 + 2NH3 → Cr2O3 +N2 + 3H2O
2) Muối Cromat và đicromat.
2
2
CrO
+ 2H+
H OH
Cr O2 72
(4)Chương 7 Năm Học 2019-2020 SẢN XUẤT GANG
1 Nguyên liệu - quặng sắt( hematit,
- than cốc (cung cấp nhiệt, tạo chất khư CO) 2 Nguyên tắc sản xuất gang
Khư oxit sắt CO Fe2O3 4000
CO C
Fe3O4 5000 6000
CO C
FeO 700 8000
CO C
Fe 3) Những phản ứng hố học xảy q trình sản xuất gang - Phản ứng tạo chất khư CO:
C + O2 CO2 CO2 + C 2CO - CO khư sắt oxit: 3Fe2O3 + CO
0
400 C
2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO
0
500 600 C
3FeO + CO2 FeO + CO
0
700 800 C
Fe + CO2 -Phản ứng tạo xỉ
CaCO3
0
1000 C
CaO+CO2 CaO+SiO2 CaSiO3 4) Sự tạo thành gang
Ở 15000C, Fe nóng chảy hòa tan phần C lượng nhỏ Mn, Si… tạo thành gang VI Sản xuất thép
1) Nguyên liệu: Gang trắng gang xám, sắt thép phế liệu 2) Nguyên tắc sản xuất thép:
Oxi hóa tạp chất có gang (C, Si, S, P…) nhằm làm giảm hàm lượng của chúng gang tạo thành thép
3) Những phản ứng hóa học xảy trình luyện gang thành thép: - C S bị oxi hóa thành hợp chất khí
C + O2 → CO2 S + O2 → SO2
- Si P bị oxi hóa thành oxit Si + O2 → SiO2 2P +5O2 → 2P2O5
-Những oxit kết hợp với chất chảy CaO tạo thành xỉ bề mặt thép lỏng 3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2
CaO + SiO2 → CaSiO3
3) Các phương pháp luyện thép: ( Xem thêm) A Phương pháp Bet-xơ-me (lò thổi oxi)
* Ưu điểm:
- Các phản ứng xảy tỏa nhiều nhiệt - Thời gian luyện thép ngắn
B Phương pháp Mac-tanh ( lò bằng) * Ưu điểm:
- Kiểm soát tỉ lệ nguyên tố có thép bổ sung nguyên tố cân thiết khác Mn, Ni, Cr, Mo, W, V…
- Luyện thép có chất lượng cao C Phương pháp lị điện:
* Ưu điểm
Pa
ge
(5)Chương 7 Năm Học 2019-2020 - Luyện loại thép đặc
- Loại hầu hết nguyên tố có hại cho thép S, P * Nhược điểm:
- Dung tích nhỏ, khối lượng mẻ thép không lớn
Pa
ge
