Phạm Huy Quang Sắt và hợp chất

1 Phạm Huy Quang Bài Giảng

SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT

2. Fe có các số oxi hóa +2, +3, +6 (ñặc trưng là +2 và +3)
3. Fe nguyên chất có màu trắng bạc, tương ñối nặng, dẫn ñiện và dẫn
nhiệt tốt (nhưng kém hơn ðồng và Nhôm). Sắt có tính dẻo, dễ dát mỏng
và kéo sợi.
4. Là chất sắt từ, dễ bị nam châm hóa nên ñược dùng làm lõi của ñộng
cơ ñiện
5. Hợp chất sắt (II) có màu lục lục nhạt, muối sắt (III) có màu nâu.
6. Fe có khả năng tạo nhiều phức chất như [Fe(H
2
O)
6
]
2+
, [Fe(H
2
O)
6
]
3+
,
[Fe(CN)
6
]
4-
, [Fe(CN)
6
]
3-
…

và O
2-
. Trung bình trong chất rắn cứ có 1 ion Fe
2+
sẽ có 2
ion Fe
3+
và 4 ion O
2-
).
9. Trong không khí ẩm, sắt dễ bị gỉ theo phản ứng:
4Fe + 3O
2
+ nH
2
O 2Fe
2
O
3
.nH
2
O
10. Với phi kim hoạt ñộng yếu như S thì sắt sẽ tạo hợp chất có số oxi
hóa +2:

t
o

t
o

SO
4
FeSO
4
+ H
2

(Fe + 2H
+
Fe
+
+ H2)
13. Sắt bị thụ ñộng hóa trong H
2
SO
4
ñặc nguội và HNO
3
ñặc nguội
14. Sắt tác dụng với H
2
SO
4
ñặc nóng, HNO
3
ñặc nóng và HNO
3
lõng
cho muối sắt (III):
2Fe + 6H

3
+ NO + 2H
2
O
15. Sắt có thể ñẩy ñược kim loại hoạt ñộng yếu hơn ra khỏi dung dịch
muối của chúng:
Fe + CuSO
4
FeSO
4
+ Cu
16. ðiều chế Sắt: Sắt tinh khiết ñược ñiều chế bằng cách ñiện phân dung
dịch muối sắt (II) hoặc dùng H
2
hay Al khử Fe
2
O
3
:

2FeSO
4
+ 2H
2
O 2Fe + O
2
+ 2H
2
SO
4

+ C 2CO

t
o
> 570
o
C
t
o
< 570
o
C t
o

t
o

t
ot
o

t
o


2
Fe + CO
2

Sắt chảy qua C xuống dưới thu ñược sản phẩm gang lỏng ở 1200
o
C và
xảy ra các phản ứng phụ:
3Fe + C Fe
3
C
3Fe + 2CO Fe
3
C + CO
2

(xementit)
Ngoài ra còn thu ñược xỉ từ các phản ứng phụ sau:
CaCO
3
CaO + CO2
CaO + SiO
2(cát)
CaSiO
3

(xỉ)

Và khí lò cao gồm CO, H
2

2FeO
FeO + SiO
2
FeSiO
3

MnO + SiO
2
MnSiO
3
xỉ
* ðặc ñiểm:
- Xảy ra nhanh (15 – 20 phút), không cho phép ñiều chỉnh ñược thành
phần của thép.
t
o

t
o

t
o

t
o

t
o

t

: Lót bằng gạch chứa MgO và CaO ñể loại bỏ P:
4P + 5O
2
2P
2
O
5

P
2
O
5
+ 3CaO Ca
3
(PO
4
)
2

* ðặc ñiểm: Cho phép loại ñược P nhưng không loại ñược lưu huỳnh.
b) Phương pháp thổi Oxi: thay không khí bằng O2 tinh khiết có áp suất
cao (khoảng 10atm) ñể oxi hóa hoàn toàn các tạp chất. ðây là phương
pháp hiện ñại nhất hiện nay.
* ðặc ñiểm:
- Nâng cao chất lượng và chủng loại thép
- Dùng ñược quặng sắt và sắt thép gỉ ñể làm phối liệu
- Khí O
2
có tốc ñộ lớn xuyên qua phế liệu nóng chảy và oxi hóa các tạp
chất một cách nhanh chóng. Nhiệt lượng tỏa ra trong phản ứng oxi hóa

+ H
2
O
• FeO thể hiện tính khử: tác dụng ñược với các chất oxi hóa mạnh
như H
2
SO
4
ñặc, nóng, HNO
3
ñặc nóng, HNO
3
loãng:
2FeO + 4H
2
SO
4
(ñ) Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ 4H
2
O
3FeO + 10HNO
3

2
Fe + H
2
O
• ðiều chế FeO bằng cách Oxi hóa Fe hoặc khử Fe
2
O
3
:

Fe + H
2
O FeO + H
2

Fe
2
O
3
+ H
2
2FeO + H
2
O
Fe
2
O
3
+ CO 2FeO + CO
2

2
+ 2H
2
O 4Fe(OH)
3

2x 2Fe(OH)
3
Fe
2
O
3
+ 3H
2
O

4Fe(OH)
2
+ O
2
2Fe
2
O
3
+ 3H
2
O
• Fe(OH)
2
thể hiện tính bazo :tác dụng với dung dịch axit.

o
C
t
o

t
o

500
o
C
t
o

t
o

t
o

t
o

t
o

t
o

Phạm Huy Quang Sắt và hợp chất

2
+10HNO
3
(loãng) 3Fe(NO
3
)
3
+ NO + 8H
2
O
Fe(OH)
2
+ 4HNO
3
(ñặc) Fe(NO
3
)
3
+ NO
2
+ 3H
2
O
• ðiều chế Fe(OH)
2
bằng cách cho muối sắt (II) tác dụng với dung
dịch kiềm mạnh:
FeSO
4
+2KOH Fe(OH)

4FeSO
4
+ O
2
+2H
2
O 4Fe(OH)SO
4

2FeCl
2
+Cl
2
2FeCl
3

6FeSO
4
+K
2
Cr
2
O
7
+7H
2
SO
4
3Fe(SO
4

2
SO
4
+8H
2
O
• Trong môi trường trung tính và kiềm:

6FeSO
4
+2KMnO
4
+H
2
O Fe
2
O
3
+2Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2MnO
2
+2KOH
FeSO
4
+KMnO

(loãng) FeSO
4
+ CO
2
+H
2
O
2FeCO
3
+4H
2
SO
4
(ñặc) Fe
2
(SO
4
)
3
+SO
2
+ 2CO
2
+ 4H
2
O
3FeCO
3
+10HNO
3


8
FeCO
3
+ 4HNO
3
(ñặc) Fe(NO
3
)
3
+NO
2
+ CO
2
+2H
2
O
• Nung FeCO3:

+ Trong không khí:
FeCO
3
FeO +CO
2

2FeO + 1\2 O
2
Fe
2
O

Fe(NO
3
)
3
+Ag
II. HỢP CHẤT SẮT(III)
1. Sắt (III) oxit Fe
2
O
3

• Fe
2
O
3
là chất rắn màu ñỏ nâu, không tan trong nước, bị
nhiệt phân chuyển thành oxit sắt rừ Fe
3
O
4
:
6Fe
2
O
3
4Fe
3
O
4
+ O

+ H
2
O
(rắn)
Fe
2
O
3
+2Na
2
CO
3
2NaFeO
2
+ CO
2

(rắn) (màu vàng)
• Chú ý : Oxit sắt từ Fe
3
O
4
cũng ñược coi là sắt (II) ferit
Fe(FeO
2
)
2
trong ñó tỉ lệ Fe
+2
: Fe

3
có tính oxi hóa yếu :tác dụng ñược với các chất khử
như Al, H
2
,CO,.... ở nhiệt ñộ cao.
Fe
2
O
3
+2Al 2Fe +Al
2
O
3

Fe
2
O
3
Fe
3
O
4
FeO Fe
• Fe
2
O
3
có sẵn trong thiên nhiên dưới dạng quặng hematit,
Fe
2

chảy:
Fe(OH)
3
+ 3HCl FeCl
3
+ 3H
2
O
Fe(OH)
3
+ NaOH(ñ) NaFeO
2
+ 2H
2
O
2Fe(OH)
3
+ K
2
CO
3
2K
2
FeO
2
+ CO
2
+ 3H
2
O

+ H
2
O

Fe(OH)
2+
+ H
+

Fe(OH)
2+
+ H
2
O Fe(OH)
2
+
+ H
+

Fe(OH)
2
+
+ H
2
O Fe(OH)
3
+ H
+

Sự thủy phân tạo nên các ion Fe(OH)

)
3
không tồn tại do bị thủy phân:
Fe
2
(CO
3
)
3
+ 3H
2
O 2Fe(OH)
3
+ 3CO
2

• Muối sắt (III) thể hiện tính oxy hóa:
2FeCl
3
+ Fe 3FeCl
2

3FeCl
3
+ Cu FeCl2 + CuCl
2

2FeCl
3
+ 2KI 2FeCl

[Fe(CN)
6
]
4-
Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3

Feroxianua xanh Prusse
Fe
3+
+ 6CN
-
[Fe(CN)
6
]
3-
Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2

Feroxianua xanh Turn bull
• Các muối Fe
3+

3
+ K
2
SO
4
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+ 7H
2
O
HỢP CHẤT SẮT (VI)
• ðiều chế: Oxi hóa Fe(OH)
3
hoặc Fe
2
O
3
trong môi trường kiềm mạnh
Fe
2
O
3
+ 3KNO
3
+ 4KOH 2K
2

2

(kali ferit)
• Thể hiện tính oxi hóa mạnh: Fe
+3
Fe
+3

t
o
nc

t
o