Sắt và hợp chất sắt

1. Sắt

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

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

1.3. Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe: Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5

1.4. Tính chất vật lí

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

1.5. Tính chất hóa học

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

1.5.2. Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e: Fe → Fe3+ + 3e Fe → Fe2+ + 2e

1.5.3. Tác dụng với các phi kim

1.5.3.1. Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng: - Với halogen → muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II): 2Fe + 3X2 → 2FeX3 (t0)

1.5.3.2. Với O­2: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)

1.5.3.3. Với S: Fe + S → FeS (t0)

1.5.4. Tác dụng với nước

1.5.4.1. Fe không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với hơi nước: 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C)

1.5.5. Tác dụng với dung dịch axit

1.5.5.1. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng... ) → muối sắt (II) + H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

1.5.6. Tác dụng với dung dịch muối

1.5.6.1. Fe đẩy được những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại. Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2

2. Hợp chất Sắt

2.1. FeO

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

2.1.2. Tính chất hoá học

2.1.2.1. Là oxit bazơ: FeO + 2HCl → FeCl2 + H2

2.1.2.2. FeO là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al → Fe: FeO + H2 → Fe + H2O (t0)

2.1.2.3. FeO là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh: 4FeO + O2 → 2Fe2O3

2.1.3. Điều chế FeO:

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

2.2. Fe3O4

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

2.2.2. Tính chất hoá học:

2.2.2.1. Là oxit bazơ: Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

2.2.2.2. Fe3O4 là chất khử: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

2.2.3. Điều chế: thành phần quặng manhetit

2.2.3.1. 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)

2.3. Các hiđroxit của Fe

2.3.1. Fe3O4 là chất oxi hóa: Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O (t0)

2.3.2. Fe(OH)2

2.3.2.1. Là chất kết tủa màu trắng xanh.

2.3.2.2. Là bazơ không tan: + Bị nhiệt phân: Fe(OH)2 → FeO + H2O (nung trong điều kiện không có không khí)

2.3.2.3. Có tính khử (do Fe có mức oxi hóa +2): 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3

2.3.2.4. Điều chế: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 (trong điều kiện không có không khí)

2.3.3. Fe(OH)3

2.3.3.1. Là chất kết tủa màu nâu đỏ.

2.3.3.2. Tính chất hoá học: + Là bazơ không tan:

2.3.3.2.1. Bị nhiệt phân: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

2.3.3.2.2. Tan trong axit → muối sắt (III): Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

2.3.3.3. Điều chế:

2.3.3.3.1. Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3