Sắt hay và đầy đủ
Sắt là kim loại quen thuộc gần gũi với cuộc sống của chúng ta; sắt dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhưng kém nhôm. Nguyên nhân là do đâu? Cùng tìm hiểu nhé!
SẮT
I.Tính chất vật lý
-Sắt là kim loại, màu trắng xám, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhưng kém nhôm
-Sắt có tính nhiễm từ (bị nam châm hút và sắt cũng có thể nhiễm từ trở thành nam châm)
-Sắt là kim loại nặng, khối lượng riêng 7,86g/cm3, nóng chảy ở nhiệt độ 15390C
-Sắt dẻo nên dễ rèn
Sắt hay và đầy đủ
II.Tính chất hóa học
Sắt là kim loại có hóa trị II và III.
1. Tác dụng với phi kim
Ở điều kiện thường không có hơi ẩm, sắt không tác dụng với những nguyên tố phi kim điển hình như oxy, lưu huỳnh, clo, brom vì có màng mỏng oxit bảo vệ. Khi đun nóng sắt tác dụng với hầu hết phi kim. Sắt tinh khiết bền trong không khí và nước. Ngược lại, sắt có chứa tạp chất bị ăn mòn dưới tác dụng của hơi ẩm, khí cacbonic và oxy ở trong không khí tạo nên gỉ sắt.
a) Tác dụng với oxi.
3Fe + 202 → Fe304 (oxit sắt từ, sắt có hóa trị II và III)
b) Tác dụng với phi kim khác.
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Ngoài oxi và lưu huỳnh, sắt có thể tác dụng được với nhiều phi kim khác như Cl2, Br2,… tạo thành muối
2. Tác dụng với dung dịch axit:
– Sắt tác dụng với HCl, H2S04 loãng tạo thành muối sắt (II) và giải phóng H2.
Fe + 2HCl → FeCl2, + H2
Chú ý: Ở nhiệt độ thường , trong axit HN03 đặc và axit H2S04 đặc, sắt tạo ra lớp oxit bảo vệ kim lọai trở nên “thụ động”, không bị hòa tan.
– Sắt tác dụng với HNO3 đặc nóng, H2SO4 đặc nóng tạo thành muối sắt III, không giải phóng H2
Fe + H2SO4đặc,nóng Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 6HNO3đặc,nóng Fe(NO3)3 + 3NO2 + H2O
3. Tác dụng với dung dịch muối
– Sắt tác dụng với dung dịch muối của những kim loại kém hoạt động hơn, tạo thành dung dịch muối sắt và giải phóng kim loại trong muối
Fe + CuS04 -> FeS04 + Cu
4. Tác dụng với nước
Sắt hầu như không có phản ứng với nước lạnh, nhưng nếu cho Fe đi qua hơi nước ở nhiệt độ cao thì Fe khử H2O giải phóng H2
Khi t0C < 5700C:
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
Khi t0C > 5700C:
Fe + H2O FeO + H2
III.Điều chế sắt
1.Phương pháp nhiệt luyện
Khử oxit sắt bằng các chất khử (Al, C, CO, H2) ở nhiệt độ cao, dùng để điều chế sắt trong công nghiệp
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O
Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3
2.Phương pháp điện phân dung dịch
2FeSO4 + 2H2O 2Fe + O2 + 2H2SO4
IV. Bài tập vận dụng
Bài 1: Viết các pthh trong sơ đồ chuyển hóa sau:
Fe FeCl3 Fe(OH)3 Fe2O3 Fe Fe2(SO4)3 FeSO4 Fe2(SO4)3
FeO Fe(NO3)2
Bài 2: Oxi hóa chậm m gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được 12 gam hỗn hợp X ( Fe , FeO , Fe2O3 ,Fe3O4 ). Để hòa tan hết X , cần vừa đủ 300 ml dung dịch HCl 1M , đồng thời giải phóng 0,672 lít khí ( đktc ). Tính m ?
Bài 3: Hòa tan hỗn hợp gồm sắt và 1 oxit của sắt cần vừa đủ 0,1 mol H2SO4 đặc ; thoát ra 0,224 lít SO2 ( đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được bao nhiêu gam muối khan ?
Bài 4: Hòa tan hết a gam hỗn hợp X gồm Fe và một oxit sắt trong b gam dung dịch H2SO4 9,8% ( lượng vừa đủ), sau phản ứng thu được dung dịch chứa 51,76 gam hỗn hợp hai muối khan. Mặt khác nếu hòa tan hết a gam X bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được duy nhất 58 gam muối Fe (III). Xác định b ?
Bài 5: Cho m gam Fe tan vừa đủ trong dung dịch hỗn hợp HCl và FeCl3 thu được dung dịch X chỉ chứa một muối duy nhất và 5,6 lít H2 ( đktc ). Cô cạn dung dịch X thu được 85,09 gam muối khan. m nhận giá trị nào ?
V. Đáp án
Bài 1:
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
FeCl3 + 3NaOH → 3NaCl + Fe(OH)3
2Fe(OH)3 → Fe203 + 3H2O
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Fe + H2SO4đặc,nóng Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe2(SO4)3 + Fe → Fe SO4
Fe2(SO4)3 + Fe 3FeSO4
2Fe+ O2 2FeO
FeO + 2HNO3 → Fe(NO3)2 + H2O
Bài 2:
nkhí = nH2 = 0,672/22,4= 0,03 mol .
Ta có : nH+(HCl)= nH+(hoà tan oxit ) + nH+(khí )
=> 0,3 = nH+(hoà tan oxit ) + 2.0,03
=> nH+(hoà tan oxit ) = 0,24 mol
nO(oxit) = ½ nH+(hoà tan oxit )= 0,12 mol
=> m = mX– mO(oxit) = 12 – 0,12.16 = 10,08 gam
Bài 3:
BTNT S : nH2SO4 p/u = nSO4(muoi) + nSO2
=> nSO4(trong muoi) = 0,1 – 0,01 = 0,09 mol
Fe2(SO4)3 à 3SO42
0,03 ß 0,09
=> mmuoi = 0,03.400 = 12 gam
Bài 4:
51,76 gam gồm 2 muối FeSO4 : x mol và Fe2(SO4)3 : y mol.
Lập hệ : 152x + 400y = 51,76 và x + 2y = 58.2/400 (BTNT Fe trong Fe2(SO4)3 )
=> x = 0,13 mol và y = 0,08 mol
=> Số mol H2SO4 p/ ứ = x +3y = 0,37 mol
=> mdung dich = ( 0,37.98.100) / 9,8 gam = 370 gam = b
Bài 5:
∑nFeCl2 = 0,67 mol
Fe + 2HCl à FeCl2 + H2 (1)
0,25ß 0,25 ß 0,25
Fe + 2FeCl3 à 3FeCl2 ( 2 )
0,14 ß ( 0,67 – 0,25 = 0,42 )
=> ∑nFe = 0,25 + 0,14 = 0,39 mol
=> m = 0,39.56 = 21,84 gam