Hoá học 12 Bài 32: Hợp chất của sắt

10 trắc nghiệm 7 bài tập SGK 15 hỏi đáp

Nội dung bài học trình bày cụ thể, tỉ mỉ về các hợp chất của Sắt. Thông qua bài học các em học sinh biết được tính chất vật lí - hóa học của hợp chất Sắt (II), Sắt (III) và phương pháp điều chế. Biết được tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của hợp chất của Sắt.

Tóm tắt lý thuyết

1. Hợp chất Sắt (II)

Tính chất hoá học cơ bản của hợp chất sắt (II) là tính khử.

Fe2+ → Fe3+ + 1e

Đặc điểm

Sắt (II) oxit

Sắt (II) hidroxit Muối Sắt (II)

Tính chất

vật lí

FeO là chất rắn, màu đen.

Fe(OH)2 nguyên chất là chất rắn, màu trắng hơi xanh, không tan trong nước

Tan trong nước, đa số kết tinh thường ở dạng ngậm nước.

Ví dụ: FeSO4.7H2O; FeCl2.4H2O

Tính chất hóa học

\(3FeO+10HNO_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}\)

         \(3Fe(NO_{3})_{3}+NO+5H_{2}O\)

\(\begin{array}{*{20}{c}} {FeC{l_2} + {\rm{ }}2NaOH{\rm{ }} \to {\rm{ }}Fe{{\left( {OH} \right)}_2} \downarrow + {\rm{ }}2NaCl}\\ {4Fe{{\left( {OH} \right)}_2} + {\rm{ }}{O_2} + {\rm{ }}2{H_2}O{\rm{ }} \to {\rm{ }}4Fe{{\left( {OH} \right)}_3} \downarrow } \end{array}\)

\(FeCl_{2} +2Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2FeCl_{3}\)
Điều chế \(Fe_{2}O_{3}+CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}2FeO+CO_{2}\uparrow\)

Điều chế trong điều kiện không có không khí

\({FeC{l_2} + {\rm{ }}2NaOH{\rm{ }} \to {\rm{ }}Fe{{\left( {OH} \right)}_2} \downarrow + {\rm{ }}2NaCl}\)

Cho Fe (hoặc FeO; Fe(OH)2) tác dụng với HCl hoặc H2SO4 loãng.

\(\begin{array}{*{20}{c}} {Fe{\rm{ }} + {\rm{ }}2HCl{\rm{ }} \to {\rm{ }}FeC{l_2} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow }\\ {FeO{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to {\rm{ }}FeS{O_4} + {\rm{ }}{H_2}O} \end{array}\)

*Dung dịch muối sắt (II) điều chế được phải dùng ngay vì trong không khí sẽ chuyển dần thành muối sắt (III).

2. Hợp chất của Sắt (III)

Tính chất hoá học đặc trưng của hợp chất sắt (III) là tính oxi hoá.

Fe3+ + 1e → Fe2+

Fe3+ + 2e → Fe

Đặc điểm

Sắt (III) oxit

Sắt (III) hidroxit Muối Sắt (III)
Tính chất vật lí Fe2O3 là chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước Fe(OH)3 là chất rắn, màu nâu đỏ, không tan trong nước

Đa số các muối sắt (III) tan trong nước, khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước.

Ví dụ: FeCl3.6H2O; Fe2(SO4)3.9H2O

Tính chất hóa học

\(F{e_2}{O_3} + {\rm{ }}6HCl{\rm{ }} \to {\rm{ }}2FeC{l_3} + {\rm{ }}3{H_2}O\)

\(Fe_{2}O_{3}+CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}2FeO+CO_{2}\uparrow\)

\(2Fe{\left( {OH} \right)_3} + {\rm{ }}3{H_2}S{O_4} \to {\rm{ }}F{e_2}{\left( {S{O_4}} \right)_3} + {\rm{ }}6{H_2}O\)

\(Fe+2FeCl_{3}\rightarrow 3FeCl_{2}\)

\(Cu+2FeCl_{3}\rightarrow CuCl_{2}+2FeCl_{2}\)

Điều chế \(Fe(OH)_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}Fe_{2}O_{3}+3H_{2}O\)

Dung dịch kiềm + dung dịch muối sắt (III)

\(FeC{l_3} + {\rm{ }}3NaOH{\rm{ }} \to {\rm{ }}Fe{\left( {OH} \right)_3} \downarrow + {\rm{ }}3NaCl\)

 
 

Bài tập minh họa

1. Bài tập Hợp chất của Sắt - Cơ bản

Bài 1:

Muối Fe2+ làm mất màu dung dịch KMnO4 trong môi trường axít tạo ra ion Fe3+. Còn ion Fe3+ tác dụng với I- tạo ra I2 và Fe2+. Sắp xếp các chất oxi hoá Fe3+, I2 và MnO4- theo thứ tự mạnh dần:

Hướng dẫn:

Muối Fe2+ làm mất màu dung dịch KMnO4 trong môi trường axít tạo ra ion Fe3+.
⇒ tính oxi hóa của Fe3+ < MnO4-
Còn ion Fe3+ tác dụng với I- tạo ra I2 và Fe2+.
⇒ Tính oxi hóa của I2 < Fe3+

Vậy thứ tự chất oxi hóa mạnh dần là: I2 < Fe3+ < MnO4 -.

Bài 2:

Nhúng một lá sắt nhỏ vào dd chứa một trong những chất sau: FeCl3, AlCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, NaCl, HNO3 (loãng, dư), H2SO4 (đặc, nóng, dư), NH4NO3, AgNO3 thiếu. Số trường hợp phản ứng tạo muối Fe(II) là?

Hướng dẫn:

+) Fe + AlCl3, NaCl, NH4NO3  không phản ứng

+) Fe + HNO3 (loãng, dư), H2SO4 (đặc, nóng, dư) sắt đều bị đưa về hóa trị cao nhất tức Fe (III)

+) Fe + FeCl3 tạo FeCl2

+) Fe + CuSO4 tạo FeSO4

+) Fe + Pb(NO3)2 tạo Fe(NO3)2

+) Fe +  AgNO3 ( thiếu) tạo Fe(NO3)2

Lưu ý: nếu AgNO3 dư thì tạo Fe (III) do:

Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag

⇒ Các dung dịch tạo được muối sắt II là: FeCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, AgNO3.

Bài 3:

Để hòa tan hoàn toàn m gam bột Fe2O3 cần dùng vừa đủ 300ml dung dịch HCl 1M. Sau phản ứng thu được dung dịch Y. Tính giá trị của m?

Hướng dẫn:

nHCl = 0,3 mol
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
 0,05                 0,3
⇒ \(m_{Fe_{2}O_{3}}\) = 0,05.160 = 8 gam

Bài 4:

Cho 100ml dung dịch FeCl2 1,2M tác dụng với 200ml dung dịch AgNO3 2M thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là?

Hướng dẫn:

3 AgNO3 + FeCl2 → Fe(NO3)3 + 2 AgCl↓ + Ag↓
Mà n\(\tiny AgNO_3\) = 0,4 mol; n \(\tiny FeCl_2\) = 0,12 mol => AgNO3
⇒ nAg = 0,12 mol; nAgCl = 0,24 mol
⇒ m = mAg + mAgCl = 47,4 g

2. Bài tập Hợp chất của Sắt - Nâng cao

Bài 1:

Hòa tan m gam hỗn hợp A gồm FeO vào Fe2O3 bằng lượng vừa đủ dung dịch HCl, sau phản ứng thu được dung dịch B. Cho một nửa dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư, kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi được 40 gam chất rắn. Cho một nửa dung dịch B còn lại tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3, thu được 208,15 gam chất rắn. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

Dung dịch B sau phản ứng sẽ gồm: Fe2+, Fe3+, Cl-.
40 g chất rắn chính là Fe2O3 ⇒ nFe = 0,5 mol.
Gọi a, b lần lượt là số mol của Fe2+, Fe3+
Ta có: a + b = 0,5 (1)
Bảo toàn điện tích dd B có nCl= 2nFe2+ + 3nFe3+ = 2a + 3b
Cho 1 nửa dd B tác dụng với AgNO3 dư thu được kết tủa gồm AgCl và Ag
Ag+  + Cl-      → AgCl                                            Fe2+ + Ag+ → Fe3+  + Ag
2a+3b                 2a+3b                                        a                               a
Ta có 143,5(2a + 3b) + 108a = 208,15 (2)
Từ 1 và 2 ⇒ a = 0,2 và b = 0,3
⇒ m = 2.(0,2.72 + 0,3.160) = 124,8g

Bài 2:

Cho 8,16 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 phản ứng hết với 250 ml dung dịch HNO3 x mol/lit (loãng), thu được 1,344 lít NO (đktc) và dung dịch Z. Dung dịch Z hòa tan tối đa 5,04 gam Fe, sinh ra khí NO. Biết trong các phản ứng, NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5. Giá trị của x là:

Hướng dẫn:

Vì Z + Fe → khí NO ⇒ HNO3 dư và Fe → Fe3+
⇒ X phản ứng hết qui về: a mol Fe và b mol O
⇒ mX = 56a + 16b = 8,16g và Bảo toàn e: 3nFe = 3nNO + 2nO
⇒ 3a – 2b = 0,18 mol
⇒ a = 0,12; b = 0,09
Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
3Fe + 8H+ 2NO3- → 3Fe2+ + 2NO + 4H2O (vì hòa tan tối đa)
⇒ nFe sau = ½ nFe3+ + \(\frac{3}{8}\) nH+ dư ⇒ nH+ dư = 0,08 mol
⇒ \(n_{HNO_{3}}\) bđ = 0,08 + 4nNO + 2nO = 0,5 mol
⇒ x = 2 M

Lời kết

Sau bài học cần nắm:

  • Tính chất vật lí - hóa học của hợp chất Sắt (II), Sắt (III) và phương pháp điều chế.
  • Biết được tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của hợp chất của Sắt.

Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Hoá học 12 Bài 32 và bài kiểm tra Trắc nghiệm Hoá học 12 Bài 32 có phương pháp và lời giải chi tiết. Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa HOC247 thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!