130
CHƯƠNG XI. SẮT
VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ KHÁC
A. SẮT
I. Cấu tạo nguyên tử
Cấu hình electron: Lớp sắt ngoài cùng có 14 electron, đang xây dựng dở dang nên kém bền. Vì vậy Fe
có thể nhường 2 electron lớp ngoài cùng và một số electron ở lớp sát ngoài cùng để có
số oxi hoá +2, +3 và +6.

Sắt là kim loại hoạt động trung bình, số oxi hoá thường gặp là +2 và +3.

II. Tính chất vật lý
− Sắt nguyên chất có ánh bạc, dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở 1539
o
C.

− Dưới 800
o
C sắt có tính nhiễm từ, bị nam châm hút và trở thành nam châm (tạm
thời).

III. Tính chất hoá học
1. Phản ứng với O
2
.

− Ở nhiệt độ thường, trong không khí khô, tạo thành lớp oxit bề mặt (Fe

SO
4
đặc, nguội.

− Trong các trường hợp khác (H
2
SO
4
đặc, nóng; HNO
3
loãng), Fe dễ dàng phản
ứng. 6. Với dd kiềm

Fe không tác dụng với dd kiềm

7. Đẩy kim loại chủ yếu khỏi hợp chất.131

IV. Hợp chất.
1. Oxit.

Có 3 loại: FeO, Fe

− Cả 3 đều là oxit bazơ, hoà tan trong axit, không hoà tan trong kiềm.
Nếu hoà tan trong axit oxi hoá thì tạo thành muối Fe
3+
:
2. Hiđroxit

Fe(OH)
2
↓ có màu trắng.

Fe(OH)
3
↓ có màu nâu.

− Cả 2 hiđroxit này đều ít tan trong nước.

− Khi nung nóng, bị mất nước:
Nếu nung trong khí quyển có oxi thì đều tạo thành Fe
2
O
3

có tính oxi hoá132

4. Cách nhận biết.

a) Nhận biết hợp chất của Fe
2+

− Bằng phản ứng tạo kết tủa Fe(OH)
2
màu trắng, rồi bị oxi hoá dần thành Fe(OH)
3

màu nâu.

− Bằng phản ứng thể hiện tính khử của Fe
2+
. Ví dụ làm mất màu KMnO
4
(xem phản
ứng 3b.)

b) Nhận biết hợp chất của Fe
3+

Bằng phản ứng tạo thành kết tủa Fe(OH)
3
màu nâu.

Người ta phân biệt:

− Gang xám: Chế tạo ở nhiệt độ cao, có chứa nhiều cacbon (3,5 - 6%) và ít Si hơn.

− Gang trắng: Rất cứng nhưng rất dòn, dùng để luyện sắt hoặc thép.

− Gang đặc biệt: Có chứa nhiều Mn, Si, Cr, W. Dùng để trộn vào gang thường để
luyện thép quý.

3. Thép: là hợp kim của sắt có từ 0,01 - 2% cacbon và một số nguyên tố khác.
Người ta phân biệt:

a) Thép thường hay thép cacbon: có chứa ít C, Si, Mn và rất ít P, S. Độ cứng của
thép phụ thuộc vào hàm lượng cacbon.

b) Thép đặc biệt: có chứa những lượng đáng kể các nguyên tố khác như Mn, Si, Cr,
Ni, W. Thép đặc biệt có những tính chất cơ học và vật lý rất quý.

Ví du:

− Thép Ni - Cr: Rất cứng, ít dòn. Dùng để chế tạo vòng bi, vỏ xe bọc thép.

− Thép W - Mo - Cr: Rất cứng ngay ở nhiệt độ cao. Dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt
kim loại.

− Thép Si: Rất dẻo, đàn hồi tốt. Dùng chế lò xo, díp ôtô.

− Thép Mn: Rất bền, chịu được va đập mạnh. Dùng để chế máy nghiền đá, thanh
đường ray.



Tách bớt khỏi gang một phần lớn C, Cr, Si, Mn và hầu hết P, S.

2. Phản ứng xảy ra khi luyện thép.

− O
2
của không khí oxi hoá một phần Fe trong gang lỏng.− FeO oxi hoá các tạp chất như Si, Mn, C:SiO
2
và MnO bị loại cùng xỉ lò, CO cháy:− Loại P, S:Ca
3
(PO
4
)
2
, CaO và CaS được loại cùng với xỉ.

− Khử FeO còn sót lại trong thép

vệ).

2. Phản ứng với halogen134
Cả 3 kim loại phản ứng trực tiếp tạo thành CuCl
2
, AgCl, AuCl
3
. Khi nung nóng, Cu
phản ứng với S tạo thành Cu
2
S.

3. Phản ứng với axit oxi hoá

HNO
3
(đặc, loãng), H
2
SO
4
(đặc) chỉ phản ứng trực tiếp với Cu và Ag:
Au chỉ tan trong nước cường toan:
không tan. Trong dd NH
3
tạo
thành phức chất tan.
− Muối Cu
+
và Au
+
: không bền, dễ bị oxi hoá hoặc tự biến đổi thành hợp chất có số
oxi hoá bền hơn.

2. Hợp chất có số oxi hoá +2

Chỉ đặc tương đối với Cu.

a) Oxit CuO chất rắn màu đen, không tác dụng với nước, không tan trong nước.

b) Hiđroxit Cu(OH)
2
. Kết tủa xanh da trêi, khi nung nóng bị phân tích thành CuO và
H
2
O.c) Muối: Các muối nitrat, sunfat, halogenua đều tan nhiều. Có khuynh hướng tạo
phức chất.

(azurit), Cu
2
O (cuprit).

− Ag: Thường gặp muối sunfua bạc lẫn trong các quặng muối sunfua kim loại khác.

− Au: gặp ở dạng đơn chất.

C. PHÂN NHÓM PHỤ NHÓM II
I. Tính chất vật lý
Zn, Cd, Hg là những kim loại trắng bạc.

− Hg là chất lỏng, Zn, Cd là chất rắn tương đối dễ nóng chảy.

− Hg rất dễ tạo hợp kim với nhiều kim loại khác gọi là hỗn hống.135
− Zn và Cd đứng trước H, Hg đứng sau H trong dãy thế điện hoá.

II. Kẽm
1. Tính chất hoá học của Zn

Zn là kim loại khá hoạt động:a) Phản ứng với nhiều phi kim:b) Phản ứng với H

Là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước, nhưng tan trong dd axit và dd
kiềm
b) Hiđroxit Zn(OH)
2
:

Là chất kết tủa trắng, có tính lưỡng tính (tan trong axit và kiềm).
Dễ tạo phức chất với dd NH
3
:
c) Muối Zn : Zn(NO
3
)
2
, ZnSO
4
, ZnCl
2
, ZnBr
2
đều tan nhiều trong nước. ZnS kết tủa

2+
tạo thành Hg
+
:
2. Hợp chất

Hợp chất của thuỷ ngân tồn tại ở 2 số oxi hoá : +2, +1.

a) Oxit HgO: chất rắn, màu đỏ hoặc vàng, không tan và không tác dụng với nước.
Tan trong axit, khi nung nóng bị phân tích thành Hg và O
2
.b) Hiđroxit: không bền, bị phân tích ngay khi vừa tạo thành:c) Muối: Các muối Hg(NO
3
)
2
, Hg
2
SO
4
, HgCl
2
c) Phản ứng với nước

Ở nhiệt độ thường tạo thành lớp hiđroxit bảo vệ. Khi có mặt oxi, Pb phản ứng được
với H
2
O.
d) Phản ứng với axit thường (HCl và H
2
SO
4
loãng).

− Sn phản ứng chậm.

− Pb hầu như không phản ứng vì tạo thành muối không tan bảo vệ.