Lý thuyết về Fe cơ bản và nâng cao

adquangtruong

Sinh viên trường đại học FPT Hà Nội
Staff member
Sáng lập
#1
Nguyên tử khối = 56;

Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2;

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ:

- t° nóng chảy = 1539 °C, t° sôi = 2770°C, d = 7.87 g/cm³;
- Sắt có tính thuận từ, bị nam châm hút và dễ bị nam châm hóa do có các electron độc thân.
- Sắt có cấu tạo tinh thể lập phương tâm khối nên tính chất cơ học giống như kim loại IA: Tương đối mềm, trong công nghiệp người ta thêm vào Fe các kim loại hoặc phi kim để tăng tính cứng và dai của Fe (VD: Thêm cacbon).
II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

- Fe là kim loại hoạt động trung bình.
- Fe đứng sau Crom nhưng tỏ ra hoạt động hơn Crom do Crom được bảo vệ bằng lớp oxit bền.
- Năng lượng ion hóa = 759 Kj.mol^-1
- Sắt có số oxi hóa +2, +3, +6;
A. TÁC DỤNG VỚI PHI KIM:

1. Với oxi:

a. Không khí khô:

- Bột sắt mịn vừa mới điều chế tự bốc cháy trong không khí.
- Ở 200°C và không khí khô: 2Fe + 3/2O2 ----> Fe2O3;
- Ở nhiệt độ cao hơn: 3Fe + 2O2 ----> Fe3O4 do Fe khử Fe2O3 tạo Fe3O4;
b. Không khí ẩm:

Sắt bị oxi hóa ở nhiệt độ thường tạo thành gỉ Fe (ăn mòn điện hóa).
Fe - 2e ----> Fe²+;
O2 + 2H2O + 4e ----> 4OH-
Fe²+ + 2OH- ----> Fe(OH)2;
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ----> 4Fe(OH)3;
2Fe(OH)3 ----> Fe2O3 + 3H2O;
Tổng quát:
4Fe + 3O2 + nH2O ----> 2Fe2O3.nH2O;

Lớp gỉ sắt xốp nên Fe và O2 khuếch tán qua dễ dàng vì vậy sự oxi hóa thực hiện đến cùng.
2. Với các phi kim khác:

Phản ứng khi đun nóng:
2Fe + Cl2 --500°C--> 2FeCl3;
Fe + S --t°--> FeS;
3Fe + C --t°--> Fe3C Xementit;
Fe3C + 6H2O ----> 3Fe(OH)2 + CH4 + H2;
B. TÁC DỤNG VỚI CÁC HỢP CHẤT:

1. Với nước:

- Nhiệt độ cao với H2O:
3Fe + 4H2O --<570°C--> Fe3O4 + 4H2;
Fe + H2O -->570°C--> FeO + H2;
- Nhiệt độ thấp trong nước:
+ Nếu thừa oxi: 2Fe + 3/2O2 + nH2O ----> Fe2O3.nH2O;
+ Nếu thiếu oxi:
3Fe + 2O2 + nH2O ----> Fe3O4.nH2O;
2. Với dung dịch axit:

a. Axit thường:

Fe + 2H+ ----> Fe²+ + H2 (k);
b. HNO3 và H2SO4 đặc:

- HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội làm thụ động sắt; muối làm mất tính thụ động của Fe người ta tạo ra pin Fe - Cu.
- Khi đặc và nóng:
Fe + 3NO3- + 3H+ ----> Fe³+ + 3NO2 + H2O;
2Fe + 3SO4²- + 12H+ ----> 2Fe³+ + 3SO2 + 6H2O;
- HNO3 loãng: Tùy nhiệt độ có thể tạo ra NO, N2, N2O, NH4NO3, H2;
Fe + NO3- + 4H+ ----> Fe³+ + NO + H2O;
8Fe + 6NO3- + 3OH- ----> 8Fe³+ + 3N2O + 15H2O;
10Fe + 6NO3- + 36H+ ----> 10Fe³+ 3N2 + 18H2O;
Tổng quát:
(5x-2y)Fe + 3xNO3- + 6(3x-y) H+ ----> (5x-2y)Fe³+ + 3NxOy + 3(3x-y) H2O;

8Fe + 3NO3- + 30H+ ----> 8Fe³+ + 3NH4+ + 9H2O;
- HNO3 rất loãng và lạnh:
Fe + 2HNO3 ----> Fe(NO3)2 + H2;
3. Với dung dịch muối:

Sắt đẩy được các kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối:
Fe + Cu²+ ----> Fe²+ + Cu;
Fe + Hg²+ ----> Hg + Fe²+;
Sắt không tạo hỗn hống với Hg.
4. Phản ứng kết hợp với CO:

Fe + 5CO --200°C, 100atm--> Fe(CO)5 Sắt penta carbonil chất lỏng màu vàng;
III. ĐIỀU CHẾ:

1. Điện phân dung dịch muối sắt hoặc dùng H2, Al để khử sắt oxit : Phương pháp này được dùng để điều chế sắt tinh khiết.

Fe²+ + H2O --đpdd--> Fe + 1/2O2 + 2H+;
FeCl2 --đpdd--> Fe + Cl2;
FeO + H2 --t°--> Fe + H2O;
3Fe3O4 + 8Al --t°--> 9Fe + 4Al2O3;
2. Để điều chế thật tinh khiết người ta nhiệt phân Fe(CO)5:

Fe(CO)5 --t°--> Fe + 5CO;
3. Trong công nghiệp:

Sắt được điều chế bằng cách khử sắt oxit bằng CO:
3Fe2O3 + CO --t°--> 2Fe3O4 + CO2;
Fe3O4 + CO --t°--> 3FeO + CO2;
FeO + CO --t°--> Fe + CO2;
 

Bình luận bằng Facebook

Thống kê diễn đàn

Threads
359
Messages
465
Members
43
Latest member
Tin1997

DMCA

IT40.TECH