Lý thuyết, bài tập và đáp án chương 7 hóa 12

BÀI. SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT.
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
* Lý thuyết: - Vị trí của Fe, cấu trúc e của Fe, của ion tương ứng.
- Tính chất hoá học của Fe.
- Tính chất hoá học, cách điều chế của các hợp chất của sắt: FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)2, Fe(OH)3.
- Hợp kim của Fe ( Gang , thép) + Sản xuất gang thép.
I. CẤU TẠO CỦA Fe:

:1s2 2s2 2p6 3s23p63d6 4s2.
- Qua cấu tạo lớp vỏ e ta thấy sắt có hai e ở lớp vỏ ngoài cùng ( dễ nhường hai electron (ở lớp thứ 4) này
Fe – 2e- ( Fe2+ . Cấu hình electron của Fe2+:
:1s2 2s2 2p6 3s23p63d6
- Xét phân lớp 3d6, để đạt cơ cấu bán bão hoà , phân lớp này sẽ cho đi một electron để đạt 3d5.
Fe2+ - 1e- ( Fe3+ . Cấu hình electron của Fe3+:
:1s2 2s2 2p6 3s23p63d5
Vì thế , sắt có hai hoá trị là (II) và (III).
II. LÝ TÍNH: Rắn , có màu trắng xám, dẻo , dễ rèn , dẫn điện , nhiệt tốt (sau Cu, Al), có từ tính.
III. HÓA TÍNH :Có tính khử và sản phẩm tạo thành có thể Fe2+, Fe3+.
1. 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
4Fe(OH)3
- Khi đốt cháy sắt trong không khí :
3Fe + 2O2
Fe3O4
2. Phản ứng axit (khác HNO3, H2SO4đ)
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 loãng FeSO4 + H2
Phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc
2Fe + 6H2SO4
Fe2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O.
Fe + 4HNO3 loãng
Fe(NO3)3 + NO+ 2H2O

 3. Phản ứng với hơi H2O ở nhiệt độ cao:
Fe + H2O
FeO + H2
3Fe + 4H2O
Fe3O4 + 4H2
d. Phản ứng với dung dịch muối: luôn tạo muối Fe2+.
Fe + CuSO4 ( FeSO4 + Cu Fe + 2FeCl3 ( 3FeCl2
e. Phản ứng với oxit: Chỉ phản ứng CuO.
2Fe + 3CuO
Fe2O3 + 3Cu.
Chú ý: Fe, Al,( Cr, Ni ) không phản ứng được với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.



IV. ĐIỀU CHẾ:
1. 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
2. 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: - Hê matic đỏ: Fe2O3 khan. Xiđeric : FeCO3
Hêmatic nâu: Fe2O3.nH2O Nhóm A Pirit :
FeS2. Nhóm B ( muối)
Manhêtit : Fe3O4. ( Oxit)
- Các quặng ở nhóm A không cần oxi hóa ở giai đoạn đầu.
- Các quặng ở nhóm B ta phải oxi hoá ở gian đoạn đầu để tạo ra oxit.
4FeS2 + 11O2
2Fe2O3 + 8SO2.
4FeCO3 + O2
2Fe2O3 + 4CO2.

V. HỢP CHẤT SẮT:
Hợp chất Fe2+: Có tính khử và tính oxi hoá ( vì có số oxi hoá trung gian).
Tính khử:
Fe2+ ( Fe3+: 2FeCl2 + Cl2 ( 2FeCl3.
Tính oxi hoá: Fe2+ ( Fe.
FeCl2 + Mg ( Fe + MgCl2.
FeO + CO
Fe + CO2
FeO + H2
Fe + H2O.
Hợp chất Fe3+. ( có số oxi hoá cao nhất) nên bị khử về Fe2+ hay Fe thuỳ 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