Bài 31. Sắt

Sắt : Fe
I. Khái quát chung về nguyên tố sắt

?Kí hiệu nguyên tố : Fe
?Số thứ tự : 26
?Nguyên tử khối : 55.847
?Là nguyên tố nhóm d (e hoá trị làm đầy ở phân lớp d).


Mạng tinh thể và cấu hình của Fe
?Cấu hình e : 2/8/14/2
1s22s22p63s23p63d64s2
?Vị trí :- Nhóm VIIIB
- Chu kì : 4
-Bán kính nguyên tử : 0.13nm
?Mạng lưới lập phương tâm diện.

II. Tính chất vật lí
?Là kim loại màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ kéo sợi.
tonc = 1539oC
tos = 2770oC
?Là kim loại nặng : d = 7.9 g/cm3
?Sắt bị nam trâm hút và dễ bị nam trâm hoá nên được làm lõi của động cơ điện.

III. Tính chất hoá học
Nhận xét :
? Khi tham gia phản ứng nguyên tử Fe có thể nhường 2e ở phân lớp 4s hoặc nhường thêm một số e ở phân lớp 3d chưa bão hoà ( thường là 1e).
? Sắt là một kim loại có độ hoạt động hoá học vào loại trung bình.
? Tính chất hoá học cơ bản của sắt là tính khử và nguyên tử sắt có thể bị oxi hoá thành ion Fe2+ hoặc Fe3+ tuỳ thuộc chất oxi hoá đã tác dụng với sắt.
1.Tác dụng với phi kim
a. Tác dụng với oxi
? Khi đốt nóng, sắt cháy trong oxi và bắn toé ra những tia sáng gây nên bởi những vảy hạt Fe3O4 đã được đốt nóng.
3Fe + 2O2 = Fe3O4
? Trong không khí ẩm :
4Fe + 3O2 + nH2O = 2Fe2O3.nH2O

b. Tác dụng với các phi kim khác. 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2.Tác dụng với axit
a. HCl , H2SO4 loãng : oxi hoá Fe0 thành Fe+2
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ?
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ?
b. Với H2SO4, HNO3 đ
HNO3 và H2SO4 đặc nguội làm cho sắt bị thụ động.
HNO3 đ, H2SO4 đ nóng và HNO3 oxi hoá Fe0 thành Fe+3.

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO? + 2H2O
2Fe + 6H2SO4 đ
Fe2 (SO4)3 + 3SO2 ? + 6H2O
3. Tác dụng với muối
- Fe có thể đẩy được kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá ra khỏi muối.
- Trong các phản ứng này sắt bị oxi hoá thành ion Fe+2
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
Fe + HgCl2 = FeCl2 + Hg
4. Tác dụng với nước



ở nhiệt độ thường Fe không tác dụng được với nước.



3Fe + 4H2O
Fe3O4 + 4H2 ?
Fe + H2 O
FeO + H2?
IV. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng.
1. Trạng thái thiên nhiên
?Là kim loại phổ biến nhất sau nhôm.
?Tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất.
?Những thiên thạch từ khoảng không gian của vũ trụ rơi vào quả đất là sắt ở dạng tự do.
?Những quặng quan trọng nhất là :
- Oxit sắt từ Fe3O4.
- Hematit hay oxit sắt đỏ Fe2O3.
- Limonit hay oxit sắt nâu Fe2O3.nH2O.
- Xiderit FeCO3.
?Khoáng vật pirit FeS.

2. Điều chế
?Điều chế sắt tinh khiết :





?Sắt kĩ thuật :Được điều chế bằng cách dùng than cốc khử sắt oxit ở trong lò cao.
3H2 + Fe2O3
2Fe + 3H2O
2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2Fe
2FeSO4 + H2O
2Fe + 2H2SO4 + O2 ?
3. ứng dụng
? Sắt có vai trò hết sức quan trọng đối với sự sống của sống của động vật, chất hemoglobin ( hồng cầu ) có trong máu làm nhiệm vụ vận tải oxi đi khắp cơ thể để duy trì sự sống của động vật là hợp chất của sắt.
? Hợp chất của sắt có vai trò hết sức quan trọng trong kĩ thuật :
+ Gang xám : Dùng để đúc các bệ máy, vô lăng ?
+ Gang trắng : Được dùng để luyện thép.
+ Thép cứng : Được dùng làm các dụng cụ, mọi kết cấu và chi tiết máy.
+ Thép hợp kim : có tính chất cơ học cao chịu nhiệt và không rỉ được dùng làm đường ống, các chi tiết của động cơ máy bay và máy nén.

Bài tập củng cố
Câu 1: Viết phương trình phản ứng khi cho sắt tác dụng với Cl2 , HCl?
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2?
Clo có tính oxi hoá mạnh do đó nó chuyển được Fe0 lên Fe+3, trong khi đó Fe tác dụng với HCl chỉ thu được muối sắt II.

 
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ?
FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2? + 2NaCl
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2FeCl3 + Fe = 3FeCl2
Fe
FeCl2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe2O3
FeCl3
FeO
2Fe(OH)3
Fe2O3 + 3H2O
Fe(OH)2
FeO + H2O
Fe
FeCl2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe
FeCl2
Fe(OH)2
Fe2O3
FeCl3
FeO
Fe(OH)3
Fe
FeCl2
Fe(OH)2
Câu 2: Hoàn thành sơ đồ phản ứng:
Fe(OH)3
Fe
FeCl2
Fe(OH)2
Bài tập về nhà
Các bài tập trong sách giáo khoa và một số bài trong sách bài tập.