Hoá học 12 Bài 31: Sắt

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 

 

- 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

- 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.