1. Tính chất hĩa học chung của hợp chất sắt (III)
Hợp chất sắt (III) tác dụng với chất khử, chúng sẽ bị khử thành hợp chất sắt (II) hoặc sắt tự do. Trong các phản ứng hĩa học, ion Fe3+ cĩ khả năng nhận 1 hoặc 3 electron :
Fe3+ + 1e = Fe2+
Fe3+ + 3e = Fe
Như vậy, tính chất hĩa học chung của hợp chất sắt (III) là tính oxi hĩa. Những thí dụ minh họa tính oxi hĩa của hợp chất sắt (III) a) Ở nhiệt độ cao, ion Fe3+ oxi hĩa nguyên tử Al thành ion Al3+
b) Ngâm 1 đinh sắt sạch trong dung dịch muối sắt (III) ion Fe3+ oxi hĩa Fe thành ion Fe2+:
Chú thích: Ion Fe3+ cĩ tính chất oxi hĩa mạnh hơn ion Cu2+. Thật vậy, đồng bị oxi hĩa nếu ngâm nĩ trong dung dịch muối sắt (III):
2. Điều chế 1 số hợp chất sắt (III)
a) Sắt (III) hiđroxit Fe(OH)3 là chất rắn màu nâu đỏ, khơng tan trong nước, Fe(OH)3 được điều chế bằng phản ứng trao đổi ion giữa dung dịch muối sắt (III) với dung dịch kiềm. Thí dụ
b) Sắt (III) oxit Fe2O3 là chất rắn, màu nâu đỏ. Cĩ thể điều chế Fe2O3
bằng phương pháp phân hủy Fe(OH)3 ở nhiệt độ cao. 141
Fe2O3 và Fe(OH)3 là những oxit bazơ và bazơ. Chúng tác dụng với axit tạo ra muối sắt (III):
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
Fe(OH)3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3H2O
Ghi chú: - Muối FeCO3 khơng tan trong nước, nhưng tan được trong nước cĩ hịa tan CO2 tạo ra muối Fe(HCO3)2 dễ tan. Trong nước tự nhiên thường cĩ 1 lượng muối axit này:
Ở nhiệt độ cao, phản ứng này chuyển dịch theo chiều ngược lại. - Fe2O3 và Fe(OH)3 đã thể hiện tính chất lưỡng tính, tuy nhiên tính axit rất yếu. bằng chứng là Fe2O3 và Fe(OH)3 cĩ thể tác dụng chậm với NaOH khan hoặc dung dịch NaOH đậm đặc ở nhiệt độ cao, tạo ra muối ferit NaFeO2.
BÀI TẬP
1. Hãy dẫn ra các phản ứng hĩa học để chứng minh rằng các oxit sắt là oxit bazơ, các hiđroxit sắt là bazơ.
2. Tính chất hĩa học chung của hợp chất sắt (II) là gì? Dẫn ra những phản ứng hĩa học để chứng minh cho điều đã khẳng định.
3. Tính chất hĩa học chung của hợp chất sắt (III) là gì? Dẫn ra những phản ứng hĩa học để chứng minh cho điều đã khẳng định.
4. Viết các phương trình phản ứng hĩa học thực hiện những biến hĩa sau (kèm theo điều kiện nếu cĩ):
a) b) 142
5. Hịa tan 10g hỗn hợp bột Fe và Fe2O3 bằng 1 lượng dung dịch HCl vừa đủ thu được 1,12 lít hiđro (đktc) và dung dịch A.
a) Viết các phương trình hĩa học đã xảy ra
b) Tính % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp
c) Cho dung dịch A tác dụng với NaOH dư. Lấy kết tủa thu được đem nung trong khơng khí đến khi khối lượng khơng đổi, được chất rắn. Hãy xác định số gam chất rắn thu được.
6. Cho sắt tác dụng với dung dịch axit sunfuric lỗng, dung dịch thu được cho bay hơi ta được tinh thể FeSO4.7H2O. hãy xác định thể tích khí được giải phĩng (đktc), biết lượng muối ngậm nước cĩ khối lượng là 55,6g.
BÀI 3 - HỢP KIM SẮT
Hợp kim sắt quan trọng nhất là gang và thép
I - GANG
Gang là hợp kim sắt - cacbon và 1 số nguyên tố khác. Hàm lượng các nguyên tố trong gang biến động trong 1 giới hạn rộng: C (2 -5%), Si(1 - 4%). Mn (0, 3 - 5%), P(0,1 - 2%), S(0,01 - 1%). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Phân loại gang
Dựa vào thành phần và tính chất của gang, cĩ 2 loại chính:
a) Gang trắng: gang trắng chứa ít cacbon, rất ít silic, chứa nhiều tinh thể hợp chất hĩa học là xementit Fe3C. Tinh thể xemetit và sắt cĩ màu sáng, vì vậy cĩ tên gang trắng. Gang trắng rất cứng, rất giịn, khơng dùng để đúc. Gang trắng dùng để luyện thép.
b) Gang xám: gang xám cĩ chứa nhiều tinh thể cacbon, cĩ màu xám (dưới dạng thù hình là than chì) và silic, vì vậy cĩ tên gang xám. Gang xám kém cứng và kém giịn hơn gang trắng. Gang xám nĩng chảy là chất lỏng linh động (ít nhớt) và khi hĩa rắn thì tăng thể tích. Vì vậy gang xám dùng để đúc 1 số bộ phân của máy mĩc, đúc ống dẫn nước v.v…
143
II - THÉP
1. Thành phần các nguyên tố trong thép
Thép là hợp kim sắt - cacbon trong đĩ cĩ C (0,01 - 2%) và 1 lượng rất ít các nguyên tố Si, Mn, S, P.
2. Phân loại thép
Dựa vào thành phần và tính chất của thép, chia 2 loại chính:
a) Thép thường hay thép cacbon: thép thường chứa ít cacbon, silic, mangan và rất ít lưu huỳnh, photpho so với gang. Độ cứng của thép phụ thuộc vào hàm lượng cacbon. Thép cứng cĩ 0,9% cacbon, thep1 mềm chứa khơng quá 0,1%. Loại thép này được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, quốc phịng và đời sống.
b) Thép đặc biệt: thép đặc biệt là thép cĩ chứa thêm 1 số nguyên tố như Si, Mn, Ni, Cr, W…Thép đặc biệt cĩ những tính chất cơ học và lí học rất quý. Thí dụ:
- Thép Ni - Cr: rất cứng, ít giịn. Dùng chế tạo vịng bi, vỏ xe bọc thép.
- Thép W - Mo - Cr: rất cứng ngay cả ở nhiệt độ cao. Dùng chế tạo dụng cụ cắt gọt kim loại.
- Thép silic: rất dẻo, đàn hồi tốt. Dùng chế tạo lị xo, nhíp ơtơ… - Thép mangan: rất bền, chịu được va đập mạnh. Dùng chế tạo các thanh ray vát nhọn, máy nghiền đá…
BÀI TẬP
1. Hãy cho biết thành phần các nguyên tố hĩa học trong a) gang; b) thép. Cĩ sự so sánh gì về thành phần của gang và thép?
2. Gang trắng và gang xám cĩ gì khác nhau về thành phần hĩa học và tính chất?
3. So sánh thành phần hĩa học của thép thường với thép đặc biệt. Giới thiệu 1 số thép đặc biệt và ứng dụng của mỗi kim loại.
144
BÀI 4 - SẢN XUẤT GANGI - SẮT TRONG TỰ NHIÊN I - SẮT TRONG TỰ NHIÊN
Trong tự nhiên, người ta chỉ gặp sắt tự do trong các mảnh thiên thạch. Nhưng hợp chất của sắt tồn tại dưới dạng quặng thì rất phong phú, cĩ rải rác nhiều nơi trên Trái Đất (sắt chiếm 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai sau nhơm). Dưới đây là 1 số quặng sắt quan trọng trong tự nhiên:
- Quặng hematit, cĩ 2 loại: + Hematit đỏ, chứa Fe2O3 khan. + hematit nâu, chứa Fe2O3.nH2O
- Quặng manhetit chứa Fe3O4 là quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm cĩ trong tự nhiên.
- Quặng xiđêrit chứa FeCO3.
- Quặng pirit chứa FeS2, cĩ nhiều trong tự nhiên.
Quặng sắt cĩ giá trị sản xuất gang là manhetit và hematit.