Nêu tính chất hóa học của sắt? Điều chế, ứng dụng?

Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi “Nêu tính chất hóa học của sắt? Điều chế, ứng dụng?” và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn Hóa học 9 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.

Trả lời câu hỏi: Nêu tính chất hóa học của sắt? Điều chế, ứng dụng?

-  Tính chất hóa học 

+ Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm. 

+ Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất từ tính. t⁰nc = 15400C. 

+ Sắt là kim loại nặng, khối lượng riêng D = 7,86g/cm³.

- Điều chế

+ Sắt được điều chế theo phương pháp nhiệt luyện.

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

- Ứng dụng

+ Phần lớn sắt được sử dụng để luyện thép, gang.

+ Ứng dụng trong nhiều vật dụng đời sống như oto, xe máy……

Kiến thức mở rộng về Sắt

I. Cấu tạo và vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn

- Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

-  Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.

- Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe:            

Fe²⁺     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶

Fe³⁺     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

II .Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí

1. Trạng thái tự nhiên 

 - Trong tự nhiên, người ta chỉ gặp sắt tự do trong các mảnh thiên thạch. Nhưng  hợp chất của sắt tồn tại dưới dạng quặng thì rất phong phú, có rải rác nhiều nơi trên Trái Đất (sắt chiếm 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai sau nhôm).

- Dưới đây là một số quặng sắt quan trọng trong tự nhiên: 

 - Quặng hematit, có hai loại: 

+ Hematit đỏ, chứa Fe₂O₃ khan.

+ Hematit nâu, chứa Fe₂O₃.nH₂O 

- Quặng manđehit chứa Fe₃O₄ là quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm có trong tự nhiên.

- Quặng xiđehit chứa FeCO₃

- Quặng pirit chứa FeS₂, có nhiều trong tự nhiên.

- Quặng sắt có giá trị sản xuất gang là manđehit và hematit.

2. Tính chất vật lí

 - Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.

 - Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (800⁰C) sắt mất từ tính. T⁰nc = 1540⁰C.

III. Tính chất hóa học 

1. Sắt tác dụng với phi kim.

- Sắt tác dụng với phi kim: Halogen (Br₂ , I₂ ,Cl₂ ,….), O₂ , S, …

a) Sắt tác dụng với halogen: (Điều kiện: đun nóng) → Tạo thành muối Sắt (III) halogen.

Phương trình tổng quát:  2Fe + 3X₂ → 2FeX₃

Ví dụ: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Lưu ý: Sắt tác dụng với I₂ → Tạo thành muối Sắt (II) Iotua (điều kiện: đung nóng)

Fe + l₂ → Fel₂

b) Sắt tác dụng với Oxi → Tạo thành oxit sắt từ (Fe₃O₄)

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ (điều kiện: đun nóng)

c) Sắt tác dụng với Lưu huỳnh:

Fe + S → FeS (điều kiện: nhiệt độ)

2. Sắt tác dụng với dung dịch axit.

- Sắt tác dụng với dung dịch axit: HCl, H₂SO₄ loãng , HNO₃ , H₂SO₄ đặc, nóng

a) Sắt tác dụng với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng ,….

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Fe + H₂SO₄ loãng → FeSO₄ + H₂

b) Sắt tác dụng với axit HNO₃ , H₂SO₄ đặc, nóng

Fe + 6HNO₃ → Fe (NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

2Fe + 6H₂SO₄ đ,n → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Chú ý: Fe thụ động với HNO₃ , H₂SO₄ đặc, nguội

3. Sắt đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối.

- Sắt đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối tạo thành muối sắt tương ứng và giải phóng kim loại mới.

Fe + Cu (NO₃)₂ → Fe (NO₃)₂ + Cu

4. Sắt hầu như không tác dụng với nước lạnh.

- Sắt hầu như không tác dụng với nước lạnh, chỉ tác dụng khi đun nóng ở nhiệt độ cao.

- Ở nhiệt độ cao < 5700 độ C thì sắt mới tác dụng với H₂O:

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂

IV. Giải bài tập SGK Hóa 9 trang 60

Bài 1 trang 60 SGK Hóa 9: Sắt có những tính chất hoá học nào? Viết các phương trình hoá học minh hoạ.

Đáp án

1. Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với oxi.

3Fe + 2O₂ →Fe₃O₄ (oxit sắt từ, sắt có hóa trị II và III)

b) Tác dụng với phi kim khác.

2Fe + 3Cl₂  →2FeCl₃

Lưu ý: Fe tác dụng với clo chỉ cho Fe(III) clorua (không cho Fe(II) clorua)

2. Tác dụng với dung dịch axit:

Sắt tác dụng với HCl, H₂SO₄ loãng tạo thành muối sắt (II) và giải phóng H₂.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑

Bài 2 trang 60 SGK Hóa 9: Từ sắt và các hoá chất cần thiết, hãy viết các phương trình hoá học để thu được các oxit riêng biệt: Fe₃O₄, Fe₂O₃ và ghi rõ điều kiện phản ứng, nếu có.

Đáp án

a) 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

b) 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

FeCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Fe(OH)₃

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Bài 3  trang 60 SGK Hóa 9: Có bột kim loại sắt lẫn tạp chất nhôm. Hãy nêu phương pháp làm sạch sắt.

Đáp án

Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, nhôm bị hòa tan hết, còn sắt không phản ứng:

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

Lọc bỏ dung dịch, chất rắn thu được là Fe.

Bài 4  trang 60 SGK Hóa 9: Sắt tác dụng được với chất nào sau đây?

a) Dung dịch muối Cu(NO₃)₂

b) H₂SO₄ đặc, nguội;

c) Khí Cl₂

d) Dung dịch ZnSO₄

Viết các phương trình hoá học và ghi điều kiện, nếu có.

Đáp án

Sắt tác dụng được với dung dịch Cu(NO₃)₂ và khí Cl₂

Fe + Cu(NO₃)₂ —> Fe(NO₃)₂ + Cu

2Fe + 3Cl₂ —> 2FeCl₃

Bài 5  trang 60 SGK Hóa 9: Ngâm bột sắt dư trong 10 ml dung dịch đồng sunfat 1M. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc được chất rắn A và dung dịch B

a) Cho A tác dụng với dung dịch HCl dư. Tính khối iượng chất rắn còn lại sau phản ứng.

b) Tính thể tích dung dịch NaOH 1M vừa đủ để kết tủa hoàn toàn dung dịch B.

Đáp án

a) Số mol CuSO4 = 1.0,01 = 0,01 mol

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Phản ứng: 0,01 0,01 → 0,01 0,01 (mol)

Chất rắn A gồm Cu và Fe dư, khi cho A vào dung dịch HCl dư chỉ có Fe phản ứng và bị hòa tan hết

Fe + 2HCl →  FeCl₂ + H₂

Chất rắn còn lại là Cu = 0,01.64 = 0,64 gam

b) Dung dịch В có FeSO₄ + NaOH?

FeSO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + Fe(OH)₂

Phản ứng: 0,01 → 0,02 0,01 0,01 (mol)

V_ddNaOH = n/CM = 0,02/1 = 0,02 lít = 20ml