III. Tính chất hóa học
2.Tác dụng với axit
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2↑
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ 2Fe + 6H2SO4 đ → Fe2(SO4)3 +
6H2O + 3SO2↑ 2Fe + 2H+ → 2Fe+3 + 3SO2 + 6H2O Fe + 6HNO3đ → Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O Fe + 6H+ + 3NO3- → Fe3+ + 3NO2 + 3H2O
Fe + 4HNO3loãng → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O Fe thụ động trong H2SO4 và HNO3 đặc nguội. t0 t0 0 +1 +2 0 0 +6 t0 +3 +4 0 +5 +3 +4 0 +5 +3 +2
đặc nguội không? Tại sao?
Làm thí nghiệm theo phiếu học tập số 1- câu 2.
- HS dự đoán
- HS tiến hành thí nghiệm: Lấy vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml lần lượt các dung dịch axit H2SO4, HNO3 đặc nguội. Cho vào mỗi ống nghiệm 1 đinh sắt sạch.
- HS quan sát hiện tượng: Không có phản ứng xảy ra.
- HS kết luận: Fe không tác dụng với H2SO4, HNO3 đặc nguội.
- GV bổ sung: Dựa vào tính chất này người ta thường dùng thùng bằng thép để chuyên chở axit H2SO4 đặc nguội. - GV: Fe có tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc nóng không? Hãy kiểm tra dự đoán bằng các thí nghiệm ở phiếu học tập số 1 – câu 3.
Vấn đề đặt ra là sản phẩm khử của HNO3 và H2SO4 đặc nóng là gì? - GV gợi ý: HNO3 và H2SO4 là những chất oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa sắt về mức oxi hóa nào? Cách nhận biết các chất đó ra sao?
HNO3, H2SO4 đặc nóng. HNO3 và H2SO4 là những chất oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa sắt về Fe+3
.
- HS tiến hành thí nghiệm: Lấy vào 3 ống nghiệm:
Ống 1: 2ml dung dịch axit H2SO4
đặc nóng
Ống 2: 2ml dung dịch axit HNO3
đặc nóng.
Ống 3: 2ml dung dịch axit HNO3
loãng.
Cho vào mỗi ống nghiệm 1 đinh sắt sạch.
- HS quan sát hiện tượng:
+ Ống 1: Có khí mùi sốc, làm quỳ tím hóa đỏ, dung dịch có màu nâu đỏ. + Ống 2: Có khí màu nâu, dung dịch có màu nâu đỏ.
+ Ống 3: Có khí hóa nâu ở miệng ống nghiệm, dung dịch có màu nâu đỏ.
- HS kết luận: Khi tác dụng với những axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3
và H2SO4 đặc nóng, Fe bị oxi hóa mạnh thành Fe3+
.
- GV: Sắt có thể khử được ion kim
Sản phẩm của sắt là gì? Hãy làm thí nghiệm Fe + dd CuSO4 và Fe + dd MgSO4 theo phiếu học tập số 2 - câu 1, quan sát và rút ra nhận xét.
- HS dự đoán: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Sắt khử được ion Cu2+ ra khỏi dd muối của nó.
+ Sắt không khử được Mg2+
ra khỏi dd muối của nó.
- HS: Tiến hành làm thí nghiệm: TN1: Cho vào đáy phễu chiết hình trụ một lớp bông thủy tinh và tiếp theo là một lớp mạt sắt co chiều cao 3 - 4 cm. Kẹp chắc phễu chiết trên giá thí
nghiệm theo chiều thẳng đứng. Đóng khóa K lại và đổ dung dịch CuSO4 màu xanh lam vào phễu. Đặt cốc thủy tinh phía dưới cuống phễu và mở khóa K.
Lấy 2 ml dung dịch trong cốc cho vào ống nghiệm. Nhỏ tiếp 2 - 3 giọt dung dịch NaOH.
TN2: Làm tương tự với dung dịch MgSO4.
- HS quan sát hiện tượng:
TN1: Dung dịch CuSO4 chảy qua lớp mạt sắt. Trên lớp mạt sắt có đồng màu Fe + CuSO4 → Fe SO4 + Cu↓ Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓ Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 +2Ag↓ Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag↓ Nếu dư Ag:
Fe + 3AgNO3 dư → Fe(NO3)3
+3Ag ↓ Fe + 3 Ag+ → Fe3+ + 3Ag↓ 0 +2 +2 0 0 +1 +2 0 0 +1 +3 0
đỏ bám vào, dung dịch chảy xuống cốc có màu lục nhạt.
Khi nhỏ dung dịch NaOH vào thấy có kết tủa trắng xanh xuất hiện. TN2: Không có hiện tượng xảy ra. - HS nhận xét: Fe tác dụng với dung dịch CuSO4 tạo ra muối sắt (II) và đồng.
- HS: Viết PTHH và nêu nhận xét về sự thay đổi số oxi hóa của các chất trước và sau phản ứng.
- HS kết luận: Sắt khử được ion kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn trong dãy điện hóa ra khỏi dung dịch muối.
- GV: Sắt tác dụng với dd muối đồng sunfat thu được đồng kết tủa đỏ và muối sắt (II), vậy nếu cho sắt vào dd muối bạc nitrat dư có xảy ra phản ứng không? Sản phẩm là gì?
- HS dự đoán:
+ Có phản ứng xảy ra thu được Ag kết tủa xám và muối sắt (II) có màu lục nhạt.
- HS tiến hành làm thí nghiệm theo phiếu học tập số 2 - câu 2 và quan sát hiện tượng khi cho sắt vào dd AgNO3
dư.
- HS quan sát hiện tượng: Trên lớp mạt sắt có bạc màu xám bám vào, dd thu được không có màu lục nhạt mà có màu vàng nâu.
- HS: ngạc nhiên vì dự đoán không đúng, xuất hiện câu hỏi tại sao Fe tác dụng với AgNO3 lại không tạo ra muối sắt (II). Mâu thuẫn nhận thức xuất hiện.
- GV gợi ý HS giải quyết mâu thuẫn 1) Nhỏ vài giọt dung dịch NaOH vào dung dịch thu được, quan sát và rút ra nhận xét đó là dung dịch gì?
2) So sánh giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp rút ra nhận xét. + Cu2+ có thể oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ được không? + Ag+ có thể oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ được không? E0Fe2+/Fe= - 0,44 V E0Fe3+/Fe2+ = + 0,77 V E0 Ag + / Ag = + 0,8 V E+Cu2+/Cu =+ 0,34 V
- HS: Dựa vào gợi ý của GV, HS rút ra nhận xét:
(III).
+ Ag+ có thể oxi hóa Fe2+ thành Fe3+
Suy ra khi sắt tác dụng với dung dịch AgNO3 tạo ra muối sắt (II), khi
AgNO3 dư sẽ oxi hóa Fe2+ thành Fe3+. - GV: Nhận xét, kết luận lại và đưa ra vấn đề mới:
Sắt tác dụng với nước ở điều kiện nào? Viết phương trình hóa học? Nếu cho một mẩu sắt sạch vào ống nghiệm chứa nước đã đun sôi, để nguội thì có phản ứng xảy ra không? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- HS: Sắt tác dụng với nước ở nhiệt độ cao. Khi cho một mẩu sắt sạch vào ống nghiệm chứa nước đã đun sôi, để nguội thì không có phản ứng xảy ra. - GV: Có thể giữ gìn đồ dùng bằng sắt như thế nào? Lớp oxit sắt trên bề mặt có bảo vệ sắt khỏi bị oxi hóa không? Tại sao?
- HS: Trả lời
- GV: Kết luận lại sắt tinh khiết bền với nước và không khí ở nhiệt độ thường, nhưng sắt có lẫn tạp chất dễ bị ăn mòn dưới tác dụng đồng thời của hơi ẩm, khí CO2, O2 trong không khí. Lớp gỉ sắt tạo ra trên bề mặt sắt là 4. Tác dụng với nước 3Fe +4H2O Fe3O4 + 4H2↑ Fe + H2O FeO + H2↑ Trong không khí ẩm, sắt dễ bị ăn mòn: 4Fe + 3O2 + nH2O → 2Fe2O3.nH2O < 5700C > 5700C 0 +3
một lớp xốp, giòn, không bảo vệ được sắt nên sắt dễ bị ăn mòn.
Biện pháp đơn giản nhất để bảo vệ đồ dùng bằng sắt là để nơi khô ráo, thường xuyên lau chùi bụi bẩn.
Hoạt động 4: Tìm hiểu trạng thái tự nhiên của sắt.
- GV: Yêu cầu HS nghiên cứu SGK cho biết:
Trong tự nhiên sắt có ở đâu? Sắt có thể tồn tại ở trạng thái
nào?
Quặng sắt nào có giá trị trong công nghiệp luyện kim? - HS: Nghiên cứu SGK trả lời. - GV: Nhận xét, bổ sung thêm: Sắt còn có trong hồng cầu của máu, sắt tự do có trong các thiên thạch.
Hoạt động 5: Củng cố
- GV: Yêu cầu HS nêu tính chất hóa học cơ bản của sắt. Cho HS làm bài