Lý thuyết và bài tập Sắt và các hợp chất của Sắt

Tài liệu luyện thi đại học môn Hóa gồm Lý thuyết và bài tập Sắt và các hợp chất của Sắt giúp các bạn học sinh củng cố kiến thức. Tài liệu chỉ mang tính chất tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết và bài tập Sắt và các hợp chất của SắtHoàng Văn Quang Lưu hành nội bộ. CHUYÊN ĐỀ: SẮT VÀ HỢP CHẤTI/. KIẾN THỨC CƠ BẢN: 1/. Đại cương và lí tính: Sắt thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII (VIIIB), chu kì 4, số hiệu 26, d = 7,9g/cm 3, dễ dát mỏng, kéo sợi, có tính nhiễm từ. Dẫn điện kém hơn nhôm. Cấu hình e: [Ar]3d64s2. Cấu tạo đơn chất: mạnh tinh thể lập phương tâm khối (Fe α) hay lập phuông tâm diện (Feβ). Các quặng chứa sắt: Manhetit (Fe3O4); Hemantit đỏ (Fe2O3); Xiderit (FeCO3); Pirit (FeS2); Hemantit nâu (Fe2O3.nH2O) 2/. Hóa tính của sắt: a/. Tác dụng với phi kim: Khi đun nóng sắt tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim như O 2, Cl2, S ... tạo thành sắt oxit, sắt clorua, sắt sunfua (Fe3O4, FeCl3, FeS). b/. Tác dụng với nước: 570o C Fe +H2O → FeO +H2 c/. Tác dụng với dung dịch axit: Với các dung dịch HCl, H2SO4 loãng, chỉ tạo khí H2 và muối của ion Fe2+: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 Với các dung dịch axit có tính oxi hóa m ạnh như HNO 3 và H2SO4 đặc, nóng không tạo H2 mà là sản phẩm khử của gốc axit: 2Fe + 6H2SO4 (đ, to) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe + 4 HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O d/. Tác dụng với dung dịch muối: Sắt đẩy được các kim loại đứng sau (trong dãy điện hóa) kh ỏi dung d ịch mu ối (t ương t ự nh ư phần điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện): Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4 3/. Hợp chất của sắt: a/. Hợp chất của sắt (II): Tính chất hóa học chung của hợp chất Fe2+ là tính khử 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 (lục nhạt) (đỏ nâu) Muối Fe2+ làm phai màu thuốc tím trong môi trường axit: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Tuy nhiên khi gặp chất có tính khử mạnh hơn thì Fe2+ thể hiện tính oxi hóa: Zn + Fe2+ → Fe + Zn2+ b/. Hợp chất của sắt (III): Fe3+ có cấu hình e: 1s22s22p63s23p63d5, ion Fe3+ có mức oxi hóa cao nhất nên trong các phản ứng hóa học, chỉ thể hiện tính oxi hóa: Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2 Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 c/. Các hợp chất của sắt với oxi: Gồm: FeO, Fe2O3, Fe3O4 (FeO.Fe2O3) Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 4/. Nguyên tắc sản xuất gang và thép: Gang: là hợp kim của Fe chứa từ 2 – 4% cacbon. Trong gang còn có 1 số tạp chất: Si, P, Mn, S. Thép: hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó cacbon chiếm dưới 2%. Nguyên tắc sản xuất gang Nguyên tắc sản xuất thépDùng CO để khử oxit sắt (các quặng cacbonat hay Luyện gang thành thép bằng cách lấy ra khỏi gangpirit khi nung nóng (có mặt O2) đều biến thành phần lớn C, Si, Mn và hầu hết P, S tự sự oxi hóaoxit) gang nóng chảy.Nguyên liệu: quặng sắt, than cốc, không khí. Các phản ứng xảy ra theo thứ tự: Oxi của không khí được sấy nóng đến 900oC Si + O2 → SiO2 C + O2 → CO2 + 94Kcal 2Mn + O2 → 2MnO Nhiệt độ lên đến khoảng 2000oC, nên: C + O2 → CO2Học! Học nữa! Học mãi! Trang 1Hoàng Văn Quang Lưu hành nội bộ. CO2 + C → 2CO – 42Kcal CO2 + C → 2CO Oxit cacbon khử oxit sắt: S + O2 → SO2 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 4P + 5O2 → 2P2O5 Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 Các khí (CO2, SO2, CO) bay ra khỏi hệ. SiO2 và FeO + CO → Fe + CO2 P2O5 là những oxi axit kết hợp với FeO, MnO tạo Chất chảy kết hợp với tạp chất trong nguyên thành xỉ.liệu tạo thành xỉ: Khi các tạp chất bị oxi hóa hết thì Fe bị oxi hóa: CaO + SiO2 → CaSiO3 2Fe + O2 → 2FeO (nâu) Fe sinh ra tạo thành hợp kim với C, Si, Thêm vào lò một ít gang giàu C để điều chỉnh tỉ lệMn ... thành gang nóng chảy trong lò ( C và một lượng nhỏ Mn cũng được thêm vào lò để o hôn o ts gang nhoû ts Fe ) khử oxit sắt: FeO + Mn → Fe + MnOI ...