SGK Hóa Học 12 - Bài 31: Sắt
Chương ợ SẮT VÀ MỘT SỐ / KIM TOẠI QI A V TRỌ w ca Tính chất vật lí, tính chất hoá học của sắt và các hợp chất quan trọng của sắt. ca Hợp kim của sắt (gang, thép), ca Một số kim loại quan trọng khác (crom, đồng, niken, kẽm, chì, thiếc). Tháp cao bền vững được xây dựng bằng sắt thép SẮT Biết vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn và cấu hình electron nguyên tử. Biết tính chất vật lí, tính chất hoá học và trạng thái tự nhiên của sắt. Ị - VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN, CÁU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TÙ Sắt (Fe) ở ô số 26, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2, có thể viết gọn là [Ar]3d64s2. Nguyên tử sắt dễ nhường 2 electron ở phân lớp 4s trở thành ion Fe2+ và có thể nhường thêm 1 electron ở phân lớp 3d trở thành ion Fe3+. II - TÍNH CHẤT VẬT LÍ Sắt là kim loại màu trắng hơi xám, có khối lượng riêng lớn (D = 7,9 g/cm3), nóng chảy ở 1540°C. Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Khác với kim loại khác, sắt có tính nhiễm từ. Ill - TÍNH CHẤT HOÁ HỌC Sắt là kim loại có tính khư trưng bình. Khi tác dụng với chất oxi hoá yếu, sắt bị oxi hoá đến số oxi hoá +2. Fe —> Fe+2 + 2e Với chất oxi hoá mạnh, sắt bị oxi hoá đến số oxi hoá +3. Fe —> Fe+3 + 3e Tác dụng với phi kim Ớ nhiệt độ cao, sắt khử liguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hoá đến số oxi hoá +2 hoặc +3. Tác dụng với lưu huỳnh Khi đun nóng, Fe khử s xuống số oxi hoá -2, còn sắt bị oxi hoá đến số oxi hoá +2. 0 0 o +2 -2 Fe + S —> FeS Tác dụng với oxi Khi đun nóng, Fe khử O2 đến số oxi hoá -2, còn Fe bị oxi hoá đến số oxi hoá +2 và +3. 3Fe + 2O2 —Fe3O4 Tác dụng với clo Fe khử Cl2 đến số oxi hoá -1, còn Fe bị oxi hoá đến số oxi hoá +3. 0 0 o +3-1 2Fe +3C12 —> 2FeCl3 Tác dụng với axit Vói dung dịch HCl, H2SO4 loãng Fe khử ion H+ của các dung dịch HC1, HỌSO4 loãng thành H2, Fe bị oxi hoá đến số oxi hoá +2. 0+1 +2 • 0 Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2T Với dung dịch HNO3 và H2SO4 đặc, nóng +5+6 ' Fe khử N hoặc s trong dung dịch HNO3 hoặc HọSỌ4 đặc, nóng đến số oxi hoá thấp hơn, còn Fe bị oxi hoá đến số oxi hoá +3. Fe + 4HNO3 (loãng) -> Fe(NO3)3 + Not + 2H2O Fe bị thụ động bởi các axit HNO3 đặc, nguội hoặc HọSO4 đặc, nguội. Tác dụng với dung dịch muối Fe có thể khử được ion cùa các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá của Trong các phản ứng này, Fe thường bị oxi hoá đến số oxi hoá +2. +2 +2 Thí dụ : Fe + CuSO4 —> FeSO4 + Cuị Tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước, nhưng nước tạo ra Hi và Fc3O4 hoặc (hình 7.1). 3Fe + 4H2O —tO Fe3O4+4H2f Fe + H2O —°>570°c > FeO + H2t Hình 7.1. Sắt khử hơi nước ở nhiệt độ cao - TRẠNG THÁI Tự NHIÊN Sắt chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai trong các kim loại (sau nhôm). Trong tự nhiên, sắt tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất. Quặng sắt quan trọng là : quặng manhetit (Fe3O4) (hiếm có trong tự nhiên), quặng hematit đỏ (FeọO3), quặng hematit nâu (Fe2O3.nH2O), quặng xiđerit (FeCO3), quặng pirit (FeSQ. sắt có trong hemoglobin (huyết cầu tố) của máu, làm nhiệm vụ vận chuyển oxi, duy trì sự sống. Những thiên thạch từ khoảng không của Vũ Trụ rơi vào Trái Đất có chứa sắt tự do. BÀI TẬP Các kim loại thuộc dãy nào sau đây đều phản ứng với dung dịch CuCI2 ? A. Na, Mg, Ag ; B. Fe, Na, Mg ; c. Ba, Mg, Hg ; D. Na, Ba, Ag. Cấu hình electron nào sau đây là của ion Fe3+ ? A. [Ar]3d6 ; B. [Ar]3d5 ; c. [Ar]3d4 ; D. [Ar]3d3. Cho 2,52 gam một kim loại tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng, thu được 6,84 gam muối sunfat. Kim loại đó là A. Mg. B. Zn. c. Fe. D.AI. Ngâm một lá kim loại có khối lượng 50 gam trong dung dịch HCI. Sau khi thu được 336 ml khí H2 (đktc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68%. Kim loại đó là A. Zn. BÌ Fe. c. AI. D. Ni. Hỗn hợp A chứa Fe và kim loại M có hoá trị không đổi trong mọi hợp chất. TỈ lệ số mol của M và Fe trong hỗn hợp A là 1 : 3. Cho 19,2 gam hỗn hợp A tan hết vào dung dịch HCI thu được 8,96 lít khí H2. Cho 19,2 gam hỗn hợp A tác dụng hết với khí Cl2 thì cẩn dùng 12,32 lít khí Cl2. Xác định kim loại M và phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp A. Các thể tích khí đo ở đktc.