Giáo án Hóa học 12 bài 31: Sắt

GIÁO ÁN HÓA HỌC 12

SẮT
I/ VỊ TRÍ – CẤU TẠO – LÍ TÍNH CỦA SẮT
1. Vị trí và cấu tạo electron
 Sắt là nguyên tố thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII, (VIIIB), chu kì 4, số thứ tự là
26 (Z = 26). Có khối lượng nguyên tử M = 56.
�
Fe2+ ( Z = 24) : 1s 2 2s 2 2p6 3s 2 3p 6 3d 6
�
2
2
6
2
6
6
2
 Cấu hình electron: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s � � 3+
�
Fe Z = 23) : 1s 2 2s 2 2p6 3s 2 3p6 3d 5
�
� (
 Tùy thuộc vào nhiệt độ, kim loại Fe có thể tồn tại ở các mạng lập phương tâm khối
(Fe) hoặc lập phương tâm diện (Fe).
2. Lí tính
 Sắt là kim loại có màu trắng hơi xám, dẻo (dễ rèn), nóng chảy ở nhiệt độ 15400C.
 Sắt là kim loại nặng (D = 7,9g/cm3). Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Có từ tính.
II/ TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử sắt có thể nhường 2e ở phân lớp 4s hoặc
nhường thêm 1 số electron ở phân lớp 3d chưa bão hòa (thường là 1e). Như vậy, tính
chất hóa học cơ bản của sắt là tính khử (tính khử trung bình) và nguyên tử sắt có thể bi

oxi hóa thành ion Fe2+ hoặc Fe3+, tùy thuộc vào chất oxi hóa đã tác dụng với sắt. Cụ
thể, khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bi oxi hóa đến số oxi hóa +2: Fe  Fe2+ +
2e. Đối với chất oxi hóa mạnh, sắt bi oxi hóa đến số oxi hóa +3: Fe  Fe2+ + 3e.

1. Tác dụng với phi kim (Cl2, S, O, I)
Ở t0 cao, sắt khử mạnh mẽ nguyên tử phi kim thành ion, sắt bi oxi hóa thành ion
Fe2+ hoặc Fe3+.
t
Fe + S ���
� FeS
o

t
Fe + I 2 ���
� FeI 2
o


GIÁO ÁN HÓA HỌC 12
t
3Fe + 2O 2 ���
� Fe3 O 4
1442443 (sắt từ oxit).
o

to

2Fe + 3Cl 2 ���
� 2FeCl3

(FeO.Fe 2 O3 )

2. Tác dụng với axit
a/ Tác dụng với HCl, H2SO4 loãng : ��� Muối sắt (II) + H 2 �
Fe + 2H+ � Fe 2+ + H 2 �
Fe + H 2SO 4 ( l ) � FeSO 4 + H 2 �

Fe + 2HCl � FeCl 2 + H 2 �

b/ Tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc nóng : ��� Muối sắt (III) + khí (NO,
NO2, SO2, N2O,..)

Fe + 2HNO3 ( l ) ��� Fe ( NO3 ) + NO �+H 2 O
3

t
2Fe + 6H 2SO 4 ( d) ���
� Fe 2 ( NO3 ) + 3SO 2 + 6H 2 O
o

3

� Lưu ý rằng: Fe không phản ứng được với HNO3, H2SO4 đặc nguội.

3. Tác dụng với muối của kim loại yếu
Sắt có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy kim loại tự do.
Trong các phản ứng này, sắt bi oxi hóa thành ion Fe2+.
Fe + CuSO 4 � FeSO 4 + Cu �

Phương trình ion: Fe + Cu 2+ � Fe 2+ + Cu

Đặc biệt, đối với bạc nitrat AgNO3:
Nếu Fe dư thì tạo muối sắt (II)

Fedư + 2AgNO3 � Fe ( NO3 ) + 2Ag
2

Fedư

Nếu AgNO3 dư thì tạo muối sắt (III)

+ 2Ag + � Fe 2+ + 2Ag �

Fe + 2AgNOdư
3

� Fe ( NO3 ) + 3Ag �
3

Fe + 3Ag +dư � Fe3+ + 3Ag �


GIÁO ÁN HÓA HỌC 12
4. Tác dụng với nước
Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước. Nếu cho hơi nước nóng đi sắt ở
nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước, giải phóng khí H2 và sắt bi oxi hóa thành Fe3O4
hoặc FeO tùy theo t0 phản ứng.
t < 570 C
3Fe + 4H 2 O �����
� Fe3O 4 + H 2 �
o

o

t > 570 C
Fe + H 2O �����
� FeO + H 2 �
o

o

III/ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
 Sắt là một nguyên tố đứng hàng thứ tư về độ phổ biến trong vỏ Trái Đất sau
oxi, silic và nhôm, đứng hàng thứ hai trong số các kim loại, sau nhôm. Nó tạo
thành gần 5% khối lượng vỏ Trái Đất và chiếm khoảng 95% khối lượng tất cả
các kim loại mà loài người tiêu thụ.
 Trong tự nhiên, Fe tồn tại dưới những dạng quặng là hemantit đỏ (chứa Fe2O3
khan), hematit nâu (chứa Fe2O3.nH2O), manhetit (chứa Fe3O4), xiderit (chứa
FeCO3), pirit (chứa FeS2),........
 Ngoài ra, sắt còn tồn tại trong các cơ thể sống: nó rất cần thiết để sản xuất
hemoglobin trong máu và chất diệp lục (clorophin) trong cây cỏ.
 Sắt có tầm quang trọng hàng đầu trong kinh tế và công nghiệp vì:
 Quặng sắt có sẵn trong vỏ Trái Đất.
 Dễ luyện sắt từ quặng.
 Sắt có tính cơ học rất tốt.
IV/ ĐIỀU CHÊ
Có thể dùng phương pháp nhiệt luyện, thủy phân, điện phân để điều chế sắt
t
Fe3O 4 + 4CO ���
� 3Fe + 4CO 2 �
o

Mg + FeCl2 ��� Fe �+ MgCl 2
1
ðpdd
FeSO 4 + H 2 O ����
Fe + O2 + H 2SO 4
2


GIÁO ÁN HÓA HỌC 12