Lý thuyết và bài tập Hóa học 12 - Bài 12 Sắt và hợp chất của sắt (Có đáp án và lời giải)

SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT

LÝ THUYẾT - BÀI TẬP ĐỦ CÁC DẠNG

A. LÝ THUYẾT

I. Cấu tạo của Fe:

56 26Fe:1s2 2s2 2p6 3s23p63d6 4s2.

Fe2+: 56

26Fe:1s2 2s2 2p6 3s23p63d6

Fe3+: 56

26Fe:1s2 2s2 2p6 3s23p63d5

II.Tính chất hoá học : Có tính khử và sản phẩm tạo thành có thể Fe2+, Fe3+.

a. Phản ứng với phi kim.

- Phản ứng phi kim trung bình ,yếu (S,I2,…) Fe + S t0 FeS

Fe + I2 FeI2 - Phản ứng với phi kim mạnh (Cl2,Br2. . .)

2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2Fe + 3Br2 2FeBr3 - Khi phản ứng với oxy trong không khí ẩm hoặc nước giàu oxy, Fe tạo thành Fe(OH)3:

4Fe + 6H2O + 3O2

ot  4Fe(OH)3 - Khi đốt cháy sắt trong không khí :

3Fe + 2O2

ot  Fe3O4 b. Phản ứng với axit

- Phản ứng với axit oxi hoá bởi ion H+ (HCl, H2SO4 loãng...)

Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 loãng FeSO4 + H2 - Phản ứng với axit oxi hoá bởi ion gốc axít (HNO3 và H2SO4 đặc) - sắt bị oxi hoá lên mức cao nhất +3

2Fe + 6H2SO4

ot Fe2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O.

Fe + 4HNO3 loãng

ot  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Chú ý: Fe, Al,( Cr, Ni ) không phản ứng được với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.

c. Phản ứng với hơi H2O ở nhiệt độ cao:

Fe + H2O

ot 570o C   FeO + H2

3Fe + 4H2O

ot 570o C   Fe3O4 + 4H2 d. Phản ứng với dung dịch muối.

Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu Fe + 2FeCl3  3FeCl2 e. Phản ứng với oxit:

DeThi.edu.vn

oxi hoá tạp chất +CO 8000C +CO 600t0 +CO 4000 C

O2 t0

2Fe + 3CuO

ot  Fe2O3 + 3Cu.

III. Điều chế:

a. Trong phòng thí nghiệm: Dùng phương pháp thủy luyện( dùng kim loại có tính khử mạnh hơn Fe để khử muối Fe2+, Fe3+).

FeCl2 + Mg  Fe + MgCl2. FeCl3 + Al  AlCl3 + Fe

b. Trong công nghiệp: Sắt được điều chế ở dạng gang thép qua quá trình phản ứng sau đây:

Quặng Sắt  Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe( gang)  Fe( thép).

Tên các quặng sắt: - Hematit đỏ: Fe2O3 khan.

- Hematit nâu: Fe2O3.nH2O

- Manhetit : Fe3O4 (là quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm có trong tự nhiên)

- Xiđerit : FeCO3 - Pirit : FeS2.

4FeS2 + 11O2

ot  2Fe2O3 + 8SO2.

4FeCO3 + O2

ot 2Fe2O3 + 4CO2.

IV. HỢP CHẤT SẮT:

1. Hợp chất Fe2+: Có tính khử và tính oxi hoá ( vì có số oxi hoá trung gian).

a. Tính khử:

Fe2+  Fe3+: 2FeCl2 + Cl2  2FeCl3.

b. Tính oxi hoá: Fe2+  Fe.

1. FeCl2 + Mg  Fe + MgCl2.

2. FeO + CO

ot Fe + CO2

3. FeO + H2

ot  Fe + H2O.

2. Hợp chất Fe3+. ( có số oxi hoá cao nhất) nên bị khử về Fe2+ hay Fe tuỳ thuộc vào chất khử

mạnh hay chất khử yếu.

a. Fe3+  Fe2+: Cho Fe3+ phản ứng với kim loại từ Fe cho đến Cu trong dãy hoạt động của kim loại.

 2FeCl3 + Fe  3FeCl2.

 2FeCl3 + Cu  2FeCl2 + CuCl2.

b. Fe3+  Fe: Cho Fe3+ phản ứng pứ với kim loại từ Mg đến Cr ( kim loại đứng trước Fe : không phải kim loại kiềm, Ba và Ca).

 FeCl3 + Al  AlCl3 + Fe

 2FeCl3 + 3Mg  3MgCl2 + 2Fe.

DeThi.edu.vn

nung trong không khí

nung trong chân không

3. Một số hợp chất quan trọng của Fe.

a. Fe3O4 là một oxit hỗn hợp của FeO và Fe2O3, vì thế khi phản ứng với axit ( không phải là H2SO4 đặc, hay HNO3) ta lưu ý tạo cả hai muối Fe2+ và Fe3+.

Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O.

b. Fe(OH)2: kết tủa màu trắng xanh, để lâu ngoài không khí hoặc khi ta khuấy kết tủa ngoài không khí thì phản ứng tạo kết tủa đỏ nâu Fe(OH)3.

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O

ot  4Fe(OH)3.

Khi nung Fe(OH)2 tuỳ theo điều kiện phản ứng:

Fe(OH)2 FeO + H2O.

4Fe(OH)2 + O2 3Fe2O3 + 4H2O

V. HỢP KIM CỦA SẮT:

1. Gang: Là hợp kim sắt –cabon và một số nguyên tố khác: Hàm lượng Cacbon từ 2%  5%.

* Sản xuất Gang:

- Nguyên tắc: Khử Fe trong oxit bằng CO ở nhiệt độ cao ( phương pháp nhiệt luyện). Quá trình này diễn ra nhiều giai đoạn: Fe2O3  Fe3O4  FeO  CO.

2. Thép: Thép là hợp kim Fe – C ( Hàm lượng C : 0,1  2%).

* Sản xuất thép:

- Nguyên tắc: Oxi hoá các tạp chất có trong gang ( Si, Mn, C, S, P) thành Oxit nhằm làm giảm hàm lượng của chúng.

Chú ý:

- Trong một số bài tập khi cho hh gồm 3 oxit sắt:

+ Nếu cho biết nFeO = nFe2O3 thì ta coi hh như chỉ có Fe3O4 để giải (vì trong Fe3O4 thì nFeO = nFe2O3).

+ Nếu trong hh không cho biết điều này thì lúc này coi hh chỉ là FeO và Fe2O3

B. BÀI TẬP

- TỪ …