Hoá học 12 Bài 31: Sắt

Lý thuyết20 Trắc nghiệm31 BT SGK 353 FAQ

Nội dung bài học trình bày cụ thể, tỉ mỉ về nguyên tố rất phố biến trong đời sống và sản xuất chính là Sắt. Thông qua bài học các em học sinh biết được vị trí của Sắt trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học; cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí - hóa học và phương pháp điều chế. Biết được tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của Sắt.

YOMEDIA

1. Video bài giảng

2. Tóm tắt lý thuyết

2.1. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình e nguyên tử

2.2. Tính chất vật lí

2.3. Tính chất hóa học

2.4. Ứng dụng

3. Bài tập minh hoạ

3.1. Bài tập Cơ bản

3.2. Bài tập Nâng cao

4. Luyện tập bài 31 Hóa học 12

4.1. Trắc nghiệm

4.2. Bài tập SGK & Nâng cao

5. Hỏi đáp về Bài 31 Chương 7 Hoá học 12

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s² hay [Ar]3d⁶4s²

- Ô thứ 26, nhóm VIIIB, chu kì 4

- Sắt dễ nhường 2 electron ở phân lớp 4s trở thành ion Fe²⁺ và có thể nhường thêm 1 electron ở phân lớp 3d để trở thành ion Fe³⁺.

2.2. Tính chất vật lí

Quan sát Con cá Sắt giúp ngăn ngừa bệnh thiếu máu

Con cá Sắt giúp ngăn ngừa bệnh thiếu máu

- Sắt là kim loại màu trắng hơi xám

- Có khối lượng riêng lớn (d = 8,9 g/cm³), nóng chảy ở 1540⁰C.

- Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và có tính nhiễm từ.

2.3. Tính chất hóa học

- Là kim loại có tính khử trung bình.

- Với chất oxi hoá yếu: Fe → Fe²⁺ + 2e

- Với chất oxi hoá mạnh: Fe → Fe³⁺ + 3e

a. Tác dụng với Phi kim

Thí nghiệm: Sắt phản ứng với Lưu huỳnh: \(Fe+S\overset{t^{0}}{\rightarrow}FeS\)

Thí nghiệm: Sắt cháy trong Oxi: \(Fe+O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}Fe_{3}O_{4}\)

Thí nghiệm: Sắt tác dụng với Clo: \(2Fe+3Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2FeCl_{3}\)

b. Tác dụng với axit

- Với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng: Fe đưa về sắt (II), H⁺ chuyển thành H₂

Thí nghiệm của Sắt trong dung dịch sunfuric loãng: \(Fe + H_{2}SO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+H_{2}\uparrow\)

- Với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc, nóng: Fe khử \(N^{+5}\) hoặc \(S^{+6}\) trong HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc, nóng đến số oxi hoá thấp hơn, còn Fe bị oxi hoá thành \(Fe^{3+}\).

Thí nghiệm: Sắt trong dung dịch HNO₃ loãng: \(Fe+4HNO_{3}\rightarrow Fe(NO_{3})_{3}+NO\uparrow+2H_{2}O\)

Lưu ý: Fe bị thụ động bởi các axit HNO₃ đặc, nguội hoặc H₂SO₄ đặc, nguội.

c. Tác dụng với dung dịch muối

- Sắt có thể khử được các ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa.

Thí nghiệm: Sắt phản ứng với dung dịch Đồng(II) sunfat \(Fe+CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+Cu\downarrow\)

d. Tác dụng với nước

- Hình vẽ mô phỏng thí nghiệm: Sắt khử hơi nước ở nhiệt độ cao

Sắt khử nước ở nhiệt độ cao

- Phương trình hóa học:

\(3Fe+4H_{2}O\overset{t^{0}<570^{0}C}{\rightarrow}Fe_{3}O_{4}+4H_{2}\uparrow\)

\(Fe+H_{2}O\overset{t^{0}>570^{0}C}{\rightarrow}FeO+H_{2}\uparrow\)

2.4. Ứng dụng

- Chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ trái đất, đứng hàng thứ hai trong các kim loại (sau Al).

- Trong tự nhiên sắt chủ yếu tồn tại dưới dạng hợp chất có trong các quặng:

+ Quặng manhetit (Fe₃O₄)

+ Quặng hematit đỏ (Fe₂O₃)

+ Quặng hematit nâu (Fe₂O₃.nH₂O)

+ Quặng xiđerit (FeCO₃)

+ Quặng pirit (FeS₂)

- Có trong hemoglobin (huyết cầu tố) của máu

- Có trong các thiên thạch.

Bài tập minh họa

3.1. Bài tập Sắt - Cơ bản

Bài 1:

Cho m gam kim loại Fe tác dụng với dung dịch HNO₃ dư, sau phản ứng thu được 3,36 lít khí NO đo ở đktc (sản phẩm khử duy nhất). Giá trị m là:

Hướng dẫn:

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O
0,15 0,15
⇒ m_Fe = 0,15. 56 = 8,4 gam

Bài 2:

Cho 4,368 gam bột Fe tác dụng với m gam bột S. Sau phản ứng được rắn X. Toàn bộ X tan hết trong dung dịch HNO₃ loãng dư được sản phẩm khử duy nhất là 0,12 mol NO. Giá trị m là:

Hướng dẫn:

Coi hỗn hợp X gồm Fe và S phản ứng với HNO₃
Fe → Fe³⁺+ 3e
S → S⁶⁺ + 6e
N⁵⁺ + 3e → N²⁺
Bảo toàn e: 3n_Fe + 6n_S = 3nNO
⇒ n_S = 0,021 mol
⇒ m = 0,672g

Bài 3:

Cho m gam Fe vào bình đựng dung dịch H₂SO₄ và HNO₃ thu được dung dịch X và 1,12 lít khí NO. Thêm tiếp H₂SO₄ dư vào bình được 0,448 lít NO và dung dịch Y. Trong cả 2 trường hợp đều có NO là sản phẩm khử duy nhất ở kiện tiêu chuẩn. Dung dịch Y hòa tan vừa hết 2,08 gam Cu không tạo sản phẩm khử N⁺⁵. Các phản ứng đều hoàn toàn. Giá trị m là:

Hướng dẫn:

Tổng số mol khí NO sau các phản ứng là: 0,07 mol
Giả sử trong Y có Fe³⁺ và Fe²⁺
⇒ bảo toàn e: 3nFe³⁺ + 2nFe²⁺ = 3nNO
Lại có: 2Fe³⁺ + Cu → Cu²⁺ + 2Fe²⁺ (Y hòa tan Cu nhưng không có sản phẩm khử của N⁺⁵)
⇒ nFe³⁺ = 2nCu = 0,065 mol ⇒ nFe²⁺ = 0,0075 mol
⇒ m = 56.(0,065 + 0,0075) = 4,06g

Bài 4:

Cho 6,72 gam bột Fe tác dụng với 384 ml dung dịch AgNO₃ 1M sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch A và m gam chất rắn. Dung dịch A tác dụng được với tối đa bao nhiêu gam bột Cu?

Hướng dẫn:

n_Fe = 0,12 mol; \(n_{AgNO_{3}}\) = 0,384 mol
Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag
Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag
⇒ Dung dịch sau có: 0,12 mol Fe³⁺; 0,024 mol Ag⁺
⇒ 2n_Cu = n_Fe³⁺ + n_Ag⁺
⇒ n_Cu = 0,072 mol
⇒ m_Cu = 4,608g

3.2. Bài tập Sắt - Nâng cao

Bài 1:

Đốt cháy hỗn hợp gồm 2,4g Mg; 4,48g Fe với hỗn hợp X gồm có Cl₂ và O₂; sau phản ứng chỉ thu được hỗn hợp Y gồm các oxit và muối clorua (không có khí dư). Hòa tan Y vào lượng vừa đủ 120 ml HCl 2M thu được dung dịch Z. Cho AgNO₃ dư vào Z thu được 61,01g kết tủa. Phần trăm V của O₂ trong X là:

Hướng dẫn:

n_Mg = 0,1 mol; n_Fe = 0,08 và n_HCl = 0,24.
\(\begin{matrix} Mg & - & 2e & \rightarrow & Mg^{2+}\\ 0,1 & & 0,2 & & \\ Fe & - & 3e & \rightarrow & Fe^{3+}\\ 0,08 & & 0,24 & & \\ Cl_2 & + & 2e & \rightarrow & 2Cl^-\\ a & & 2a & & 2a\\ O_2 & + & 4e & \rightarrow & 2O^{2-}\\ b & & 4b & & 2b\\ Ag^+ & + & e & \rightarrow & Ag\\ x & & x & & x\\ 2H^+ & + & O^{2-} & \rightarrow & H_2O\\ 0,24 & & 0,12 & & \end{matrix}\)
n_O = 2b = 0,12 ⇒ b = 0,06
Bảo toàn mol e: 2a + 4b + x = 0,2 + 0,24 = 0,44 ⇒ 2a + x = 0,2
Kết tủa gồm: AgCl (2a + 0,24) mol và Ag x mol
⇒ 143,5(2a + 0,24) + 108x = 61,01
⇒ 287a + 108x = 26,57
⇒ a = 0,07 và x = 0,06
⇒ X gồm 0,07 mol Cl₂ và 0,06 mol O₂
\(\Rightarrow \%V_{O_2} = 46,15\%\)