Giáo án Hóa học 12 bài 31: Sắt

SẮT I/ VỊ TRÍ – CẤU TẠO – LÍ TÍNH CỦA SẮT

1 Vị trí và cấu tạo electron

 Sắt là nguyên tố thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII, (VIIIB), chu kì 4, số thứ tự là

26 (Z = 26) Có khối lượng nguyên tử M= 56

 Cấu hình electron: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2 2 6 2 6 6 2 ( )

24 :

23 :

+ +

�

=

�

 Tùy thuộc vào nhiệt độ, kim loại Fe có thể tồn tại ở các mạng lập phương tâm khối (Fe) hoặc lập phương tâm diện (Fe)

2 Lí tính

 Sắt là kim loại có màu trắng hơi xám, dẻo (dễ rèn), nóng chảy ở nhiệt độ 15400C

 Sắt là kim loại nặng (D = 7,9g/cm3) Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt Có từ tính

II/ TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử sắt có thể nhường 2e ở phân lớp 4s hoặc nhường thêm 1 số electron ở phân lớp 3d chưa bão hòa (thường là 1e) Như vậy, tính chất hóa học cơ bản của sắt là tính khử (tính khử trung bình) và nguyên tử sắt có thể bi oxi hóa thành ion Fe2+ hoặc Fe3+, tùy thuộc vào chất oxi hóa đã tác dụng với sắt Cụ thể, khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bi oxi hóa đến số oxi hóa +2: Fe  Fe2+ + 2e Đối với chất oxi hóa mạnh, sắt bi oxi hóa đến số oxi hóa +3: Fe  Fe2+ + 3e

1 Tác dụng với phi kim (Cl 2 , S, O, I)

Ở t0 cao, sắt khử mạnh mẽ nguyên tử phi kim thành ion, sắt bi oxi hóa thành ion

Fe2+ hoặc Fe3+

2 3

2 3

(FeO.Fe O

)

3 +2 ���t o � 1442443 (sắt từ oxit).

2 Tác dụng với axit

a/ Tác dụng với HCl, H 2 SO 4 loãng : ��� Muối sắt (II) + H2 �

2

2

b/ Tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng : ���Muối sắt (III) + khí (NO,

NO2, SO2, N2O, )

Fe+2HNO3( )l ���Fe NO( 3)3 +NO�+H O2

2Fe+6H SO2 4( )d ���t o �Fe NO2( 3)3 +3SO2 +6H O2

� Lưu ý rằng: Fe không phản ứng được với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội.

3 Tác dụng với muối của kim loại yếu

Sắt có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy kim loại tự do Trong các phản ứng này, sắt bi oxi hóa thành ion Fe2+

Phương trình ion: Fe+Cu2 +� Fe2 ++Cu

Đặc biệt, đối với bạc nitrat AgNO3:

Nếu Fe dư thì tạo muối sắt (II) Fe +2AgNO3 �Fe NO( 3 2) +2Ag

Nếu AgNO3 dư thì tạo muối sắt (III) Fe+2AgNO 3 � Fe NO( 3 3) +3Ag�

3

Fe+3Ag + �Fe ++3Ag�

dư

dư dư

dư

4 Tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước Nếu cho hơi nước nóng đi sắt ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước, giải phóng khí H2 và sắt bi oxi hóa thành Fe3O4

hoặc FeO tùy theo t0 phản ứng

o o C

3Fe+4H O�����t < 570 �Fe O +H �

o o C

Fe+H O�����t> 570 �FeO+H �

III/ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 Sắt là một nguyên tố đứng hàng thứ tư về độ phổ biến trong vỏ Trái Đất sau oxi, silic và nhôm, đứng hàng thứ hai trong số các kim loại, sau nhôm Nó tạo thành gần 5% khối lượng vỏ Trái Đất và chiếm khoảng 95% khối lượng tất cả các kim loại mà loài người tiêu thụ

 Trong tự nhiên, Fe tồn tại dưới những dạng quặng là hemantit đỏ (chứa Fe2O3

khan), hematit nâu (chứa Fe2O3.nH2O), manhetit (chứa Fe3O4), xiderit (chứa FeCO3), pirit (chứa FeS2),

 Ngoài ra, sắt còn tồn tại trong các cơ thể sống: nó rất cần thiết để sản xuất hemoglobin trong máu và chất diệp lục (clorophin) trong cây cỏ

 Sắt có tầm quang trọng hàng đầu trong kinh tế và công nghiệp vì:

 Quặng sắt có sẵn trong vỏ Trái Đất

 Dễ luyện sắt từ quặng

 Sắt có tính cơ học rất tốt

IV/ ĐIỀU CHÊ

Có thể dùng phương pháp nhiệt luyện, thủy phân, điện phân để điều chế sắt

o

ðpdd

2