SẮT
I. Vị trí, cấu tạo và tính chất vật lí
- Cấu hình electron: $1{{s}^{2}}2{{s}^{2}}2{{p}^{6}}3{{s}^{2}}3{{p}^{6}}3{{d}^{6}}4{{s}^{2}}$
- Sắt là nguyên tố thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4, số hiệu nguyên tử là 26.
- Sắt là kim loại có màu trắng hơi xám, có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có tính nhiễm từ.
II. Tính chất hóa học: tính khử trung bình.
1. Tác dụng với phi kim
- Với phi kim là chất oxi hóa mạnh như clo, … thì Fe bị oxi hóa thành $F{{e}^{3+}}:$
$2Fe+3C{{l}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{O}}}2FeC{{l}_{3}}$
- Với oxi tạo ra oxit sắt từ $F{{\text{e}}_{3}}{{O}_{4}}:$ $3Fe\text{ }+\text{ }2{{O}_{2}}~\xrightarrow{{{t}^{o}}}F{{e}_{3}}{{O}_{4}}$
- Với phi kim là chất oxi hóa trung bình như S thì Fe bị oxi hóa thành $F{{e}^{2+}}:$
$Fe\text{ }+\text{ }S~\xrightarrow{{{t}^{o}}}FeS$
2. Tác dụng với axit
- Fe tác dụng với axit $HCl$ và ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ loãng sinh ra muối $F{{e}^{2+}}$và khí ${{H}_{2}}.$
- Fe tác dụng với axit $HN{{O}_{3}}$và ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ đặc, nóng sinh ra muối $F{{e}^{3+}}$và sản phẩm khử.
$F\text{e}\xrightarrow{+HN{{O}_{3}},{{H}_{2}}S{{O}_{4}}(\mathsf{đ},{{t}^{o}})}F{{\text{e}}^{3+}}$+ sp khử của $\overset{+5}{\mathop{N}}\,,\overset{+6}{\mathop{S}}\,$ + ${{H}_{2}}O$(*)
- Đối với phản ứng (*) nếu Fe dư thì: $Fe\text{ }+\text{ }2F{{e}^{3+}}\to 3F{{e}^{2+}}$
- Fe thụ động trong $HN{{O}_{3}}$đặc nguội hoặc ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ đặc nguội (giống Al và Cr).
3. Tác dụng với dung dịch muối: Fe bị oxi hoá thành $F{{e}^{2+}}$ theo quy tắc α
Ví dụ: Fe tác dụng với dung dịch $AgN{{O}_{3}}$
$Fe~+~2AgN{{O}_{3}}\to ~Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}~~+~~2Ag$ (1)
- Nếu Fe dư thì sau phản ứng thu được chất rắn gồm Ag và Fe, dung dịch chỉ có $Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}.$
- Nếu $AgN{{O}_{3}}$ dư thì xảy ra phản ứng: $AgN{{O}_{3}}+Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}\to Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}+Ag\left( 2 \right)$
=> sau phản ứng thu được chất rắn chỉ có Ag (1+2), dung dịch $Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}$ và $AgN{{O}_{3}}$ dư.
III. Trạng thái tự nhiên
- Quặng hematit đỏ chứa $F{{e}_{2}}{{O}_{3}}$khan, quặng hematit nâu chứa$F{{e}_{2}}{{O}_{3}}.n{{H}_{2}}O.$
- Quặng manhetit chứa $F{{e}_{3}}{{O}_{4}}$là quặng giàu sắt nhất.
- Quặng xiđerit chứa$FeC{{O}_{3}}$, quặng pirit chứa$Fe{{S}_{2}}.$
Fe không phản ứng với KCl.
Sắt có số oxi hóa +2 trong hợp chất FeO.
Fe bị thụ động với dung dịch $ HN{{O}_{3}} $ đặc nguội.
Phản ứng $ Fe\text{ }+\text{ }ZnC{{l}_{2}} $ không xảy ra vì tính khử của Fe yếu hơn tính khử của Zn.
Ở nhiệt độ thường, kim loại Fe không phản ứng với $ NaN{{\text{O}}_{3}}. $
Sắt có số oxi hóa +2 trong hợp chất $ Fe{{\left( OH \right)}_{2}}. $
Kim loại Fe không tan được trong dung dịch $ ZnC{{l}_{2}}. $
$ F\text{e}+2HCl\to FeC{{l}_{2}}+{{H}_{2}}O $
Sắt có số oxi hóa +2 trong $ FeS{{O}_{4}}. $
Hai dung dịch đều tác dụng được với Fe là $ CuS{{O}_{4}} $ và HCl.
\[\begin{gathered}
Fe + CuS{O_4} \to FeS{O_4} + Cu \hfill \\
Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}. \hfill \\
\end{gathered} \]
Kim loại Fe không phản ứng với dung dịch $ NaN{{O}_{3}}. $
Fe có tính khử yếu hơn Al và Zn,
Fe có tính khử mạnh hơn Cu và H.
$ Fe+CuS{{O}_{4}}\to FeS{{O}_{4}}+Cu $
$ Fe+2HCl\to FeC{{l}_{2}}+{{H}_{2}} $ $ Fe+2HCl\to FeC{{l}_{2}}+{{H}_{2}} $.
Fe tác dụng với dung dịch HCl sinh ra khí $ {{H}_{2}}. $
\[Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}.\]
Ở nhiệt độ thường, kim loại Fe phản ứng với dung dịch HCl.
\[Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}\].
Cấu hình viết đúng là $ _{26}F{{e}^{3+}}:\,\text{ }\!\![\!\!\text{ Ar}]3{{d}^{5}} $.
Sắt có số oxi hóa +3 trong hợp chất $ F{{\text{e}}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}. $
Sắt phản ứng với lượng dư dung dịch HCl tạo thành muối sắt (II).
\[Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}.\]
Sắt có số oxi hoá +2 trong hợp chất $ FeO. $
Phản ứng $ Fe\text{ }+\text{ }ZnC{{l}_{2}} $ không xảy ra vì tính khử của Fe yếu hơn tính khử của Zn.
Dung dịch $ HN{{O}_{3}} $ loãng (dư) tác dụng với kim loại sắt tạo thành muối sắt(III).
\[Fe + 4HN{O_3} \to Fe{(N{O_3})_3} + NO + 2{H_2}O.\]
Mg có thể đẩy Fe ra khỏi dung dịch $ FeC{{l}_{3}}. $
\[\begin{gathered}
Mg + 2FeC{l_3} \to 2FeC{l_2} + MgC{l_2} \hfill \\
Mg + FeC{l_2} \to MgC{l_2} + Fe.\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
\end{gathered} \]
Sắt có số oxi hóa +2 trong hợp chất $ FeO. $
Xem thêm các bài tiếp theo bên dưới