Hóa học 12 bài 31: Tính chất hóa học của Sắt Fe, bài tập về Sắt. Sắt cũng có tính chất hóa học tương tự như nhôm và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vì nó có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo và dễ uốn.
Vậy sắt Fe có những tính chất lý hóa học cụ thể như thế nào, điều chế gang như thế nào và sắt được ứng dụng vào ngành gì trong đời sống sản xuất, hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Vị trí của Sắt trong Bảng tuần tự
– Cấu hình electron nguyên tử của sắt: 1s22s22p63s23p63d64s2.
– Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kỳ 4, nhóm VIIIB.
– Cấu hình e của các ion tạo thành từ Fe:
Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6
Fe3+: 1s22s22p63s23p63d5
II. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của Sắt
1. Tính chất vật lý của sắt
– Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; Đồng và nhôm là chất dẫn nhiệt và điện kém.
– Sắt có tính sắt từ, nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất dần tính từ. t0nc = 15400C.
– Sắt là kim loại nặng, khối lượng riêng D = 7,86g/cm3.
2. Trạng thái tự nhiên của sắt
– Là kim loại phổ biến nhất sau nhôm, tồn tại chủ yếu ở các dạng sau:
+ Hợp chất: oxit, sunfua, silicat…
+ Quặng: hematit đỏ (Fe2O3 khan), hematit nâu (Fe2O3.nH2O), magnetit (Fe3O4), siderit (FeCO3) và pyrit (FeS2).
III. Tính chất hóa học của sắt
– Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng này, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e (Fe có hóa trị II hoặc III):
Fe → Fe3+ + 3e
Fe → Fe2+ + 2e
1. Sắt phản ứng với phi kim
– Sắt phản ứng được với hầu hết phi kim khi đun nóng:
a) Sắt phản ứng với các halogen → sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II):
Phương trình phản ứng tổng quát:
2Fe + 3X2 2FeX3
– Fe phản ứng với clo: Fe + Cl2
2Fe + 3Cl2 
2FeCl3
b) Sắt phản ứng với Oxy O2 (Fe + O2)
3Fe + 2O2 Fe3O4
– Fe3O4 là oxit sắt từ, sắt có hóa trị II và hóa trị III
* Lưu ý: Trong thực tế khi giải các bài toán thường tạo ra hỗn hợp Fe và các oxit sắt.
c) Sắt phản ứng với lưu huỳnh S (Fe + S)
Fe + SĨ FeS
2. Tác dụng với nước
– Fe không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao sắt phản ứng mạnh với nước:
3Fe + 4H2O 
Fe3O4 + 4H2↑
Fe + H2O 
FeO + H2↑
3. Sắt phản ứng với dung dịch axit
a) Sắt tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng → sắt (II) + H2↑ . muối
– Fe phản ứng với HCl: Fe + HCl
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
– Fe phản ứng với H2SO4: Fe + H2SO4
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2↑
b) Sắt phản ứng với axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đặc)
– Fe thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Fe để chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
– Fe + HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO↑ + H2O
Fe loãng + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
– Fe + HNO3 đặc → muối sắt (III) + NO2↑ + H2O
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
– Fe + H2SO4 đặc nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2↑
2Fe+ 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
* Lưu ý: Sản phẩm tạo ra trong phản ứng của Fe với HNO3 hoặc H2SO4 đặc là muối sắt (III), nhưng nếu sau phản ứng còn dư Fe hoặc Cu thì phản ứng sẽ tiếp tục:
2Fe3+ + Fe → 3Fe2+
Hoặc 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+
4. Sắt phản ứng với dung dịch muối
– Fe đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại.
Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2
– Fe tham gia phản ứng với muối Fe3+ → muối sắt (II):
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
* Chú ý: Với muối Ag+, Fe có thể tham gia phản ứng tạo muối Fe3+:
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓
Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag↓
IV. Điều chế và ứng dụng sắt
1. Điều chế sắt bằng phương pháp nhiệt luyện
– Khử sắt oxit bằng 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. Điều chế sắt bằng phương pháp điện phân dung dịch
2FeSO4 + 2H2O –dpdd → 2Fe + O2 + 2H2SO4
3. Ứng dụng của sắt
Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng số kim loại được sản xuất trên toàn cầu. Sự kết hợp giữa chi phí thấp và các đặc tính tốt về độ bền, độ dẻo và độ cứng làm cho nó không thể thay thế, đặc biệt là trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu lớn, khung cho các dự án xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, nhưng cũng có một số dạng tồn tại khác của sắt như:
- Gang thô (gang heo) chứa 4% – 5% cacbon và chứa nhiều loại chất khác như lưu huỳnh, silic, photpho.
- Gang chứa 2% – 3,5% carbon và một lượng nhỏ mangan.
- Thép carbon chứa từ 0,5% đến 1,5% carbon, với một lượng mangan, lưu huỳnh, phốt pho và silicon.
- Sắt non chứa ít hơn 0,5% cacbon.
- Thép hợp kim chứa lượng carbon khác nhau cũng như các kim loại khác, chẳng hạn như crom, vanadi, molypden, niken, vonfram, v.v.
- Sắt(III) oxit được sử dụng để sản xuất các thiết bị lưu trữ từ tính trong máy tính. Chúng thường được trộn lẫn với các hợp chất khác, và giữ nguyên tính chất từ tính của chúng trong hỗn hợp này.
V. Bài Tập Sắt
Bài 1 trang 141 SGK Hóa 12: Kim loại nào sau đây phản ứng được với dung dịch CuCl2?
A. Na, Mg, Ag. B. Fe, Na, Mg.
C. Ba, Mg, Hg. D. Na, Ba, Ag.
* Lời giải bài 1 trang 141 SGK Hóa học 12:
– xảy ra các phản ứng sau:
Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu↓
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuCl2 → 2NaCl + Cu(OH)2↓
Mg + CuCl2 → MgCl2 + Cu↓
Bài 3 trang 141 SGK Hóa Học 12: Cho 3,52 gam một kim loại phản ứng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng, thu được 6,84 gam muối sunfat. Kim loại đó là
A. Mg. B. Zn. C.Fe. D. Al.
* Lời giải bài 3 trang 141 SGK Hóa học 12:
– Gọi kim loại M có hoá trị là n
Phương trình hóa học của phản ứng:
2M + nH2SO4 → M2(SO4)n + nH2↑
2M (g) (2M + 96n) (g)
2,52 (g) 6,84 (g)
⇒ ta có: 2M.6,84 = 2,52.(2M + 96n).
⇒ 13,68M = 5,04M +241,92n
⇒ 8,64M = 241,92n
⇒M = 28n
– Với n = 1, 2, 3, chỉ có n = 2 M = 56 thỏa mãn
⇒ Vậy kim loại đó là Fe
Bài 4 trang 141 SGK Hóa học 12: Ngâm một lá kim loại có khối lượng 50 gam trong dung dịch HCl. Sau phản ứng thu được 336ml khí H2 (dktc) thấy khối lượng lá kim loại giảm 1,68%. Kim loại đó là:
A.Zn. B.Fe. C. Al. D. Niêm.
* Giải bài 4 trang 141 SGK Hóa học 12:
– Theo đề bài, khối lượng kim loại giảm chính là khối lượng kim loại đã phản ứng hết với dd HCl
⇒ Khối lượng kim loại đã phản ứng là: mKL = (1,68%.50)/(100%) = 0,84(g)
– Theo đề bài, số mol H2 là: nH2 = 0,336/22,4 = 0,015 (mol)
Phương trình hóa học của phản ứng:
2M + 2n HCl → 2MCl2 + nH2↑
– Theo PTPƯ, số mol của M là: nM = (2/n).nH2 = (2. 0,015)/n = 0,03/n (mol).
⇒ M = 0,84/(0,03/n) = 28n
– Với n = 1, 2, 3, chỉ có n = 2 M = 56 thỏa mãn
Bài 5 trang 141 SGK Hóa 12: Hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi trong mọi hợp chất. Tỉ lệ mol của M và Fe trong hỗn hợp là 1 : 3. Cho 19,2 gam hỗn hợp A tan hoàn toàn trong dung dịch HCl thu được 8,96 lít khí H2. Để có Cl2 thì cần dùng 13,32 lít khí Cl2. Xác định kim loại M và phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp A. các thể tích khí đo ở ptc.
* Lời giải bài 5 trang 141 SGK Hóa học 12:
– Gọi hóa trị của M là n
– Gọi Gọi số mol của M là x thì số mol của Fe sẽ là 3x.
– Phương trình hóa học của phản ứng:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ (1)
3x3x
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2↑ (2)
x nx/2
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (3)
3.x (2/9)x
2M + nCl2 → 2MCln (4)
x (n/2)x
– Theo đề bài, số mol H2 là: nH2 = 8,96/22,4 = 0,4 (mol)
mà theo PTPU (1) và (2) thì: nH2 = 3x + 0,5nx = 0,4
– Theo đề bài, số mol của Cl2 là: nCl2 = 12,32/22,4 = 0,55 (mol)
mà theo PTPU (3) và (4) thì: nCl2 = 4,5x + 0,5nx = 0,55 (**)
Từ
và (**) x = 0,1 và n = 2
⇒ mFe = 3.0,1,56 = 16,8 (g).
⇒ mM = 19,2 – 16,8 = 2,4 (g).
⇒ MM = 2,4/0,1 = 24 (g/mol).
⇒ Vậy kim loại đó là Mg.
%mFe = (16,8/19,2).100% = 87,5%.
%mMg = 100% – 87,5% = 12,5%
Hi vọng bài viết Tính chất hóa học của Sắt Fe và bài tập về Sắt trên đây sẽ giúp ích cho các bạn. Nếu có thắc mắc hay góp ý các bạn vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết để trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong ghi nhận và hỗ trợ, chúc các bạn học tập tốt.
Bản quyền bài viết thuộc về THPT Sóc Trăng.Edu.Vn. Mọi sao chép đều là gian lận! Nguồn chia sẻ: thptsoctrang.edu.vn
Bạn thấy bài viết Hoá 12 bài 31: Tính chất hoá học của Sắt Fe, bài tập về Sắt có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Hoá 12 bài 31: Tính chất hoá học của Sắt Fe, bài tập về Sắt bên dưới để Trường THCS Đồng Phú có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thcsdongphucm.edu.vn của Trường THCS Đồng Phú
Nhớ để nguồn bài viết này: Hoá 12 bài 31: Tính chất hoá học của Sắt Fe, bài tập về Sắt của website thcsdongphucm.edu.vn
Chuyên mục: Văn học