Sắt

Sắt

Sắt là kim loại có màu trắng, hơi xám, dẻo, dễ rèn, nóng chảy ở nhiệt độ 1540 độ C, có khối lượng riêng D = 7,9 g/cm3, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có tính nhiễm từ.

Hợp chất của sắt

I. HỢP CHẤT SẮT (II)

Hợp kim của sắt

II. HỢP CHẤT SẮT (III)

Tính chất hoá học đặc trưng của hợp chất sắt (II) là tính khử

1. Sắt (II) oxit FeO

2. Sắt (II) hiđroxit -Fe(OH)2

Fe2+ → Fe3+ + 1e

Sắt

Vị trí

Tính chất vật lý

Tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc nóng tạo muối sắt (III).

Điều chế FeO: khử Fe2O3 bằng CO, H2 ở nhiệt độ cao

Là chất rắn, màu đen, không có trong tự nhiên

Sắt có Z = 26 thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn.

Cấu hình electron của Fe : [Ar]3d64s2 ; Fe2+ : [Ar]3d6 ; Fe3+ : [Ar]3d5.

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

3FeO+NO3+10H ->3Fe+NO+5H2O

Tính chất hóa học

Tác dụng với phi kim

Tác dụng với axit

☼Tác dụng với lưu huỳnh

Fe2O3 + CO →(to) 2FeO + CO2.

3. Muối sắt (II)

Điều chế: FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl

Trong không khí Fe(OH)2 dễ bị oxi hoá thành Fe(OH)3 màu nâu đỏ:

Sắt (II) hiđroxit là chất rắn màu trắng , hơi xanh, không tan trong nước.

click to edit

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓ nâu đỏ.

☼Tác dụng với oxi

☼Tác dụng với clo

Muối sắt (II) dễ bị oxi hoá tạo thành muối sắt (III)

Điều chế: Cho Fe, FeO, Fe(OH)2 tác dụng với HCl, H2SO4 loãng

Gang

☼Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng: sắt khử ion H+ thành H2, sắt bị oxi hóa lên +2

☼Với dung dịch HNO3 và H2SO4 đặc nóng: khử N+5 và S+6, và sắt bị oxi hóa lên +3

I. GANG

Khái niệm

Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó C chiếm 2 – 5% về khối lượng, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố khác Si, Mn, S, …

Phân loại

Gang trắng: chứa C ở dạng than chì, dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước, cánh cửa

Gang xám: chứa ít C hơn và C chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C), được dùng để luyện thép

Sản xuất gang

Nguyên tắc luyện gang: khử oxit sắt trong quặng bằng than cốc trong lò cao thành sắt.

Nguyên liệu: quặng sắt oxit ( thường là quặng hemantit đỏ), than cốc và chất chảy ( CaCO3 và SiO2)

Các phương trình hóa học:

Tạo chất khử

C + O2 -> CO2 và C + CO2 -> 2CO.

Quá trình khử: sử dụng chất khử CO

Fe2O3 -> Fe3O4 -> FeO -> Fe.

Loại tạp chất trong quặng :

CaCO3 -> CaO + CO2

CaO + SiO2 -> CaSiO3

FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3.

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.

Tác dụng với dung dịch muối

☼Sắt thường bị oxi hóa lên +2

1.Sắt (III) oxit Fe2O3

2. Sắt (III) hiđroxit - Fe(OH)3

Tính chất hoá học chung: Tính oxi hoá

3. Muối sắt (III)

Khử nước thành H2

Fe3+ + 1e → Fe2+

Fe3+ + 3e → Fe0

Ở nhiệt độ cao bị CO hoặc H2 , Al khử thành sắt

Điều chế : 2Fe(OH)3 →(to ) Fe2O3 + 3H2O

Fe2O3 là những oxit bazơ có thể tác dụng với axit tạo muối sắt (III)

Trong tự nhiên tồn tại dưới dạng quặng hematit dùng để luyện gang.

Sắt (III) oxit là chất rắn, đỏ nâu, không tan trong nước.

Thép

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O.

Fe + H2O →(đk: t độ > 570 độ C) FeO + H2

Fe2O3 +3CO →(to) 2Fe + 3CO2

Bị phân hủy ở nhiệt độ cao: 2Fe(OH)3 →(to ) Fe2O3 + 3H2O

Tác dụng với dung dịch axit : Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

Sắt (III) hiđroxit là chất rắn , nâu đỏ, không tan trong nước,

Điều chế : FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaOH

II. THÉP

Khái niệm

Là hợp kim của sắt với C trong đó C chiếm 0,01 – 2% về khối lượng.

Phân loại

Thép thường ( thép cacbon): Thép mềm chứa không quá 0,1%C; dễ gia công, được dùng kéo sợi hay cán thành thép lá dùng trong vật dụng đời sống và xây dựng

Dung dịch muối sắt (III) có tính oxi hóa dễ bị khử thành Fe2

click to edit

Ứng dụng: FeCl3 dùng làm chất xúc tác trong tổng hợp chất hữu cơ.

Muối sắt (III) đa số tan trong nước, kết tinh dạng ngậm nước

Thép cứng: chứa trên 0,9%C dùng để chế tạo công cụ, chi tiết máy

Thép đặc biệt: cho thêm vào thép 1 số nguyên tố làm thép có tính chất đặc biệt

Thép chứa 13%Mn rất cứng, được dùng làm máy nghiền đá

Thép chứa khoảng 20% Cr và 10% Ni rất cứng, không gỉ, dùng làm dụng cụ gia đình, y tế

Thép chứa khoảng 18% W và 5% Cr rất cứng, dùng để chế tạo máy cắt, gọt,..

Sản xuất thép

Nguyên tắc luyện gang thành thép: loại bỏ phần lớn các nguyên tố C, Si,Mn, S,… ra khỏi gang bằng cách oxi hóa chúng và chuyển thành xỉ.

Các phương trình hóa học :

C + O2 -> CO2; S + O2 -> SO2

Si + O2 -> SiO2 ; 4P + 5O2 -> 2P2O5 (xỉ)

CaO + SiO2 -> CaSiO3 ; 3CaO + P2O5 -> Ca3(PO4)2 (xỉ).

Phương pháp luyện thép:

Phương pháp Bet-xơ-me (lò thổi oxi)

Phương pháp Mac-tanh (lò bằng)

Phương pháp lò điện.

Gang và thép được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp và đời sống.

Fe+2FeCl3 ->3FeCl2

Trạng thái tự nhiên

Sắt tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất: Fe3O4 manhetit, Fe2O3 hematit đỏ Fe2O3.nH2O, FeS2,…

Sắt là kim loại có tính khử trung bình .Sắt có thể bị OXH lên mức +2,+3.

Fe+ Ag -> Fe2+ +Ag

Fe2+ + Ag+ ->Fe3+ +Ag

là kim loại phổ biến thứ 2 tại vỏ trái đất. Phổ biến thứ 4 trong các nguyên tố tại vỏ trái đất

Trong tự nhiên Fe tồn tại trong các thiên thạch . trong hợp chất tồn tại ở các quặng .trong cơ thể Fe có ở trong hemoglobin (máu).