Chương 7. Sắt và Một số kim loại quan trọng [ Thi THPT quốc gia ] Phần 1

Chương 7. Sắt và Một số kim loại quan trọng [ Thi THPT quốc gia ] Phần 2

*. Các oxit của sắt

Sắt tạo được 3 loại oxit khác nhau là FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Fe3O4 có tên gọi là oxit sắt từ có thể xem là hỗn hợp đồng số mol của FeO và Fe2O3 (Fe3O4 = FeO.Fe2O3).

1. FeO

2. Fe3O4 (FeO.Fe2O3)

- Là chất rắn, đen, không tan trong nước và có từ tính.

- Tính chất hoá học:

+ Là oxit bazơ:

Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O

+ Fe3O4 là chất khử:

3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

+ Fe3O4 là chất oxi hóa:

Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O (t0)

Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2 (t0)

3Fe3O4 + 8Al → 4Al2O3 + 9Fe (t0)

- Điều chế: thành phần quặng manhetit

3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C)

3. Fe2O3

- Là chất rắn, nâu đỏ, không tan trong nước.

- Tính chất hoá học:

+ Là oxit bazơ:

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

+ Là chất oxi hóa:

Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (t0)

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (t0)

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (t0)

- Điều chế: thành phần của quặng hematit

2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (t0)

*. Hợp chất sắt (II)

Hợp chất sắt (II) là hợp chất trong đó sắt có mức oxi hóa +2. Hợp chất sắt (II) gồm FeO, Fe(OH)2 và muối sắt (II). Các hợp chất sắt (II) có cả tính khử và tính oxi hóa nhưng tính khử đặc trưng hơn. Các hợp chất sắt (II) thường kém bền dễ bị oxi hóa thành hợp chất sắt (III).

1. FeO

- Là chất rắn, đen, không tan trong nước.

- Tính chất hoá học:

+ Là oxit bazơ:

FeO + 2HCl → FeCl2 + H2

FeO + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2O

+ FeO là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al → Fe:

FeO + H2 → Fe + H2O (t0)

FeO + CO → Fe + CO2 (t0)

3FeO + 2Al → Al2O3 + 3Fe (t0)

+ FeO là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:

4FeO + O2 → 2Fe2O3

3FeO + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

- Điều chế FeO:

FeCO3 → FeO + CO2 (nung trong điều kiện không có không khí)

Fe(OH)2 → FeO + H2O (nung trong điều kiện không có không khí)

2. Fe(OH)2

- Là chất kết tủa màu trắng xanh.

- Là bazơ không tan:

+ Bị nhiệt phân:

Fe(OH)2 → FeO + H2O (nung trong điều kiện không có không khí)

4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O (nung trong không khí)

+ Tan trong axit không có tính oxi hóa → muối sắt (II) và nước:

Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O

+ Có tính khử (do Fe có mức oxi hóa +2):

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3

3Fe(OH)2 + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O

- Điều chế:

Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 (trong điều kiện không có không khí)

3. Muối sắt (II)

Không bền, có tính khử, khi tác dụng với chất oxi hóa tạo thành muối sắt (III).

2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3

3Fe(NO3)2 + 4HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

2FeSO4 + 2H2SO4 đặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O

Chú ý:

- Các muối sắt (II) không tan như FeCO3, FeS, FeS2 bị đốt nóng trong không khí tạo Fe2O3.

2FeCO3 + 1/2O2 → Fe2O3 + 2CO2

4FeS + 9O2 → 2Fe2O3 + 4SO2

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

- FeCl2 tác dụng với AgNO3 có thể tạo hai kết tủa Ag và AgCl.

*. Hợp chất sắt (III)

Sắt tạo ra các hợp chất sắt (II) và sắt (III) trong đó các hợp chất sắt (III) bền hơn. Tính chất chung của hợp chất sắt (III) là tính oxi hóa. Tùy theo chất khử mạnh hay yếu, nhiều hay ít mà sản phẩm có thể là hợp chất sắt (II) hoặc sắt đơn chất.

Các hợp chất sắt (III) gồm Fe2O3, Fe(OH)3 và muối Fe3+

1. Fe2O3

2. Fe(OH)3

- Là chất kết tủa màu nâu đỏ.

- Tính chất hoá học:

+ Là bazơ không tan:

* Bị nhiệt phân:

2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

* Tan trong axit tạo muối sắt (III):

Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

Fe(OH)3 + 3HNO3 → Fe(NO3)3 + 3H2O

- Điều chế:

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

3. Muối sắt (III)

- Có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử.

2FeCl3 + Cu → CuCl2 + 2FeCl2

2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + 2KCl + I2

2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + 2HCl + S

- Các dung dịch muối sắt (III) có môi trường axit.

Fe3+ + 3H2O ↔ Fe(OH)3 + 3H+

- Khi cho muối sắt (III) tác dụng với các kim loại cần lưu ý:

+ Nếu kim loại là Na, Ca, K, Ba + H2O → Kiềm + H2. Sau đó Kiềm + Fe3+ → Fe(OH)3.

+ Nếu kim loại không tan trong nước và đứng trước Fe + Fe3+ → Fe2+ nếu kim loại dư thì tiếp tục khử Fe2+ thành Fe.

+ Nếu kim loại là Cu hoặc Fe + Fe3+ → Fe2+

- Các muối sắt (III) bị thủy phân hoàn toàn trong môi trường kiềm:

2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2