“Xây dựng câu hỏi và bài tậpkim loại nhóm VIIB và VIIIB” h14

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KHU VỰC DUYÊN HẢI – ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ


HỘI THẢO KHOA HỌC LẦN THỨ XI
MÔN HÓA HỌC

CHUYÊN ĐỀ
XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI
VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB

1


MỤC LỤC
Phần 1. MỞ ĐẦU
* Lí do chọn đề tài……………………………………………………………………………4
* Mục đích của đề tài…………………………………………………………………………5
Phần 2. NỘI DUNG
A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB ………………………………………………………...6
I.1. Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm VIIB……………………………………………6
I.2. Trạng thái thiên nhiên và thành phần các đồng vị………………………………………..9
I.3. Điều chế Mn, Tc, Re…………………………………………………………………….10
I.4. Tính chất vật lý của Mn, Tc, Re và ứng dụng…………………………………………..11
I.5. Tính chất hóa học của Mn, Tc, Re………………………………………………………11
II. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIII B……………………………………………………...13
II.1. Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm VIIIB………………………………………...13
II.2. CÁC KIM LOẠI HỌ SẮT……………………………………………………………..15
II.2.1. Nhận xét chung về kim loại họ sắt…………………………………………………...15
II.1.2. Trạng thái thiên nhiên và thành phần các đồng vị……………………………………17

II.1.3. Điều chế Fe, Co, Ni…………………………………………………………………..18
II.1.4. Tính chất lý học của Fe, Co, Ni và ứng dụng………………………………………...20
II.1.5. Tính chất hóa học của Fe, Co, Ni…………………………………………………….21
II.1.6. Hợp chất cacbonyl của Fe, Co, Ni……………………………………………………26
II.1.7. Các xianua của Fe (II), Co (II), Ni (II) ………………………………………………28
II.1.8. Phức chất xianua của Fe (III) và Co (III) ……………………………………………30
II.3. CÁC KIM LOẠI HỌ PLATIN………………………………………………………...32
II.3.1. Ruteni ………………………………………………………………………………..33
II.3.2. Rođi ………………………………………………………………………………….34
II.3.3. Palađi ………………………………………………………………………………...35
II.3.4. Osimi…………………………………………………………………………………36
II.3.5. Iriđi…………………………………………………………………………………...36
II.3.6. Platin…………………………………………………………………………………36
2


B. BÀI TẬP THAM KHẢO
I. Bài tập về Mn, Te, Re…………………………………………………………………….38
I.1. Bài tập lý thuyết, viết phương trình phản ứng, giải thích hiện tượng, điều chế, chuỗi phản
ứng, xác định công thức, ……………………………………………………………………38
I.2. Bài tập định lượng: xác định công thức, giản đồ Latimer, chuẩn độ, phức chất, ……....54
II. Bài tập về Fe……………………………………………………………………………..59
II.1. Bài tập lý thuyết, viết phương trình phản ứng, giải thích hiện tượng, điều chế, chuỗi
phản ứng, xác định công thức, ……………………………………………………………...59
II.2. Bài tập định lượng: xác định công thức, tinh thể, chuẩn độ, phức chất, ………………66
III. Bài tập về Co…………………………………………………………………………….72
III.1. Bài tập lý thuyết, viết phương trình phản ứng, giải thích hiện tượng, điều chế, chuỗi
phản ứng, xác định công thức, ……………………………………………………………...72
III.2. Bài tập về phức chất…………………………………………………………………..75
IV. Bài tập về Ni…………………………………………………………………………….84

IV.1. Bài tập lý thuyết, viết phương trình phản ứng, giải thích hiện tượng, điều chế, chuỗi
phản ứng, xác định công thức, ……………………………………………………………...84
IV.2. Bài tập tinh thể…………………………………………………………….. ………... 87
V. Bài tập về Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt ……………………………………………………89
* Bài tập về phức chất………………………………………………………………………89
* Bài tập tinh thể. …………………………………………………………………………..94
VI. Một số dạng bài tập phức chất thường gặp……………………………………………...97
VI.1. Dạng bài tập về đồng phân của phức chất ……………………………………………98
VI.2. Dạng bài tập thuyết VB và thuyết trường tinh thể trong phức chất …………………102
VI.3. Bài tập phản ứng trong phức chất …………………………………………………...106
Phần 3. KẾT LUẬN

3


Phần 1. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Các kim loại chuyển tiếp nói chung và các kim loại nhóm VIIB, VIIIB nói riêng có những
tính chất quan trọng và đóng vai trò hữu ích trong công nghiệp và đời sống. Các kim loại
chuyển tiếp có thể tạo hợp chất có màu, có thể có nhiều trạng thái oxi hóa khác nhau, thể
hiện khuynh hướng tạo phức rõ rệt. Chúng có tính chất tuyệt vời làm chất xúc tác, palađi có
khả năng hấp phụ một lượng lớn hiđro (tới 900 thể tích hiđro trên một thể tích kim loại),
palađi cũng như reni, niken, ruteni, platin,… làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng. Đồng vị
60
27

Co

được dùng rộng rãi trong y khoa để chữa bệnh ung thư. Các phức chất tâm ruteni đang

được nghiên cứu để tìm kiếm các tính chất chống ung thư. Reni được dùng trong công
nghiệp điện vì có độ dẫn điện cao, là nguyên liệu rất tốt để làm dây tóc bóng đèn điện, bền
hơn vonfram. Các kim loại chuyển tiếp được dùng để sản xuất những hợp kim có tính chất
đặc biệt, ví dụ hợp kim Re và Pb dùng làm pin nhiệt điện. Một số hợp kim của coban dùng
trong kỹ thuật quốc phòng và kỹ thuật tên lửa. Hợp kim palađi với bạc được dùng trong thiết
bị liên lạc, đặc biệt để chế tạo các tiếp điểm. Một hợp kim của ruteni với molypden có
tính siêu dẫn ở 10,6K. Iriđi tinh khiết được dùng để chế tạo một số dụng cụ khoa học, hợp
kim chứa 90% platin và 10% iriđi cũng được sử dụng cho mục đích này, từ hợp kim này
người ta chế tạo các mẫu chuẩn mét và kilogam quốc tế,…
Vì vậy việc nghiên cứu các kim loại chuyển tiếp nói chung và các kim loại nhóm VIIB,
VIIIB là hết sức cần thiết. Trong thực tế giảng dạy ở các trường chuyên, việc dạy và học
chuyên đề này gặp một số khó khăn:
- Đã có tài liệu giáo khoa dành riêng cho học sinh chuyên hóa, nhưng nội dung kiến thức lí
thuyết chưa đủ để trang bị cho học sinh, chưa đáp ứng được yêu cầu của kì thi học sinh giỏi
các cấp.
- Chưa có sách bài tập dành riêng cho học sinh chuyên hóa về chuyên đề này. Trong các tài
liệu giáo khoa chuyên hóa lượng bài tập rất ít, chưa thật sự rộng và sâu. Trong các tài liệu
tham khảo khác, bài tập dành cho giảng dạy và học tập của lớp chuyên còn nằm rải rác, chưa
phong phú và chưa được phân loại rõ ràng, chưa đủ để cho học sinh học tập, ôn luyện chuẩn
bị cho các kì thi học sinh giỏi các cấp.
4


- Để khắc phục điều này, mỗi giáo viên dạy chuyên phải tự biên soạn nội dung chương trình
dạy và xây dựng hệ thống bài tập để phục vụ cho công việc giảng dạy của mình.
Xuất phát từ thực tiễn đó, là giáo viên trường chuyên, chúng tôi rất mong có được một
nguồn tài liệu có giá trị và phù hợp để giáo viên giảng dạy - bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp
và cũng để cho học sinh có được tài liệu nghiên cứu, tham khảo.
* Mục đích của đề tài
Cung cấp những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về các kim loại nhóm VIIB, VIIIB

Chọn lọc, sưu tầm các câu hỏi, bài tập, các đề thi để các em tự rèn luyện kĩ năng làm bài,
rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức vào giải các bài tập có liên quan.
Nội dung của chuyên đề bao gồm 2 phần:
A. Khái quát kiến thức cơ bản.
B. Hệ thống câu hỏi, bài tập.

5


Phần 2. NỘI DUNG
A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu chung về các nguyên tố chuyển tiếp:
Các nguyên tố chuyển tiếp đều có những đặc trưng sau:
- Tất cả chúng đều là kim loại.
- Trừ một số kim loại quí tương đối trơ hóa học, đa số các nguyên tố chuyển tiếp có độ
dương điện cao, nghĩa là có thế điện cực tương đối thấp (âm), nên chúng tan được trong các
axit vô cơ thông thường, giải phóng hiđro.
- Trừ một vài ngoại lệ, hầu hết các nguyên tố chuyển tiếp thể hiện nhiều mức oxi hóa khác
nhau.
- Một số lớn các hợp chất của các nguyên tố chuyển tiếp có tính thuận từ.
- Nhiều hợp chất của các nguyên tố chuyển tiếp có màu, nghĩa là có phổ hấp phụ electron.
- Các nguyên tố chuyển tiếp có khả năng tạo thành phức chất.
I. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB
I.1. Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm VIIB

6


Nhóm VIIB gồm các nguyên tố Mangan (Mn), Tecnexi (Tc) và Reni (Re) thuộc họ d ở các
chu kỳ 4; 5; 6 của bảng tuần hoàn.

Đặc điểm của các nguyên tố nhóm VIIB:
Nguyên tố
Số thứ tự
Cấu hình electron nguyên tử
Năng lượng Ion
I1
I2
hoá (eV)
I3
0
Bán kính nguyên tử (A )
0
Bán kính ion
M2+ ( A )

Mn
25
Ar3d54s2
7,43
15,63
33,69
1,30
0,91

Tc
43
Kr4d55s2
7,28
15,26
29,5

1,36
0,95

Re
75
Xe4f145d56s2
7,79
13,1
26,0
1,37
-

0

0,70

-

-

0

0,52

0,72

0,72

0

0,46

0,57

0,57

-1,18 (Mn2+/Mn)

+0,4 (Tc+2/Tc)

+0,3 (Re3+/Re)

M3+ ( A )
M4+ ( A )
M7+ ( A )
Thế điện cực chuẩn E0 (V)

7


Số oxi hoá đặc trưng (bền)
+2, +4, +7
+7
+4, +7
% nguyên tử trong vỏ trái đất
0,09
10-7
Cả ba nguyên tố có số electron phân bố ở các phân lớp ngoài cùng là: (n - 1)d5ns2

(n - 1)d5

ns2

Mn, Tc, Re là những nguyên tố đa hóa trị, gây ra bởi các electron hóa trị. Bậc oxi hóa đặc
trưng của mangan là +2, +4 và +7, ngoài ra còn tạo ra những hợp chất ứng với bậc oxi hóa
+3, +4 và +6. Bậc oxi hóa đặc trưng của tecnexi và reni là +7. Theo chiều tăng của bậc oxi
hóa, khuynh hướng tạo ra anion phức tăng lên, còn khuynh hướng tạo ra cation phức giảm
xuống.
Tương tự các halogen (đặc biệt là với clo), mangan và reni tạo ra hợp chất Mn 2O7 và Re2O7


có tính chất tương tự Cl 2O7; các muối pemanganat ( MnO 4 ), renat ( Re O4 ) đồng hình với


muối peclorat ( ClO 4 ); cả hai axit pemanganic (HMnO4) và axit pecloric (HClO4) đều là axit
đơn chức và đều có tính oxi hóa mạnh.
Trong số các hợp chất của mangan, có một số giống với hợp chất của crom và của sắt.
2

Mangan và crom tạo ra oxit thấp (tính bazơ) và trioxit (tính axit). Muối cromat ( CrO 4 ) đồng
2
hình với muối manganat ( MnO 4 ). Mangan cũng tạo nên phèn tương tự như phèn sắt

K2SO4.Mn2(SO4)3.24H2O; hoặc dạng muối kép như (NH4)2SO4.MnSO4.6H2O tương tự muối
kép của sắt (II). Ngoài ra mangan cũng tạo ra các oxit MnO, Mn 2O3, Mn3O4 (MnO.Mn2O3)
tương tự các oxit của sắt.
Bán kính nguyên tử tăng từ Mn đến Re, nhưng không đáng kể, đặc biệt khi chuyển từ Tc
đến Re; do đó Tc và Re có tính chất gần nhau hơn so với Mn.
Dưới đây là sơ đồ thế điện cực của mangan và reni:
• Trong môi trường axit:

8


• Trong môi trường kiềm:

Về mặt cấu tạo, các dạng thù hình của mangan đều kết tinh theo kiểu lập phương; còn reni
kết tinh theo kiểu lục phương.
Ví dụ: dạng thù hình γ - Mn tồn tại ở 1070 - 1130 0C, có dạng cấu trúc mạng lập phương
0

tâm diện, có cạnh α = 3,862 A , theo dạng cấu trúc của Cu. Còn dạng thù hình δ - Mn theo
0

dạng α - Fe, nghĩa là kết tinh theo kiểu lập phương tâm khối, có cạnh α = 3,081 A .
I.2. Trạng thái thiên nhiên và thành phần các đồng vị
Khoáng vật chủ yếu của mangan là pirolusit (MnO 2); ngoài ra một số khoáng vật khác có
chứa mangan như bronit (Mn2O3); manganit Mn2O3.H2O; và các sunfua như MnS; MnS2.
Tecnexi không có trong tự nhiên.
9


Lượng reni ở trong vỏ quả đất có rất ít. Quặng giàu reni nhất là các molipđenit cũng chỉ
chứa khoảng 2.10-3 % về khối lượng.
Trong cơ thể người, mangan có khoảng 4.10-4 % chứa trong tim, gan và tuyến thượng thận,
ảnh hưởng đến sự trưởng thành của cơ thể và sự tạo máu.
Mangan có nhiều đồng vị từ 49Mn đến 57Mn, trong đó chỉ có 55Mn là đồng vị thiên nhiên
chiếm 100%. Đồng vị phóng xạ bền nhất là 53Mn có chu kỳ bán hủy là 140 năm và kém bền
nhất là 49Mn có chu kỳ bán hủy là 0,4 giây.
Tecnexi là nguyên tố nhân tạo, các đồng vị đều có tính phóng xạ, trong đó đồng vị 99Tc bền

nhất có chu kỳ bán hủy là 2,12.105 năm.
Reni có 14 đồng vị. Các đồng vị thiên nhiên là

185

Re (37,07%);

187

Re (62,93%); còn lại là

các đồng vị phóng xạ.
I.3. Điều chế Mn, Tc, Re
Mangan được điều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm từ các oxit MnO hoặc Mn 3O4:
0

t
� 4Al2O3 + 9Mn
3Mn3O4 + 8Al ��

Cũng có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt silic:
0

t
� Mn + SiO2
MnO2 + Si ��

Trong công nghiệp mangan được điều chế bằng cách dùng cacbon để khử oxit mangan
trong lò điện.
Mangan cũng được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối sunfat.

Mangan tinh khiết được điều chế bằng cách điện phân dung dịch MnCl 2 với catot bằng
thủy ngân. Mangan hòa tan trong thủy ngân tạo ra hỗn hống Mn-Hg. Chưng cất hỗn hống
trong chân không, tách được Mn và thu hồi lại Hg.
Người ta điều chế một lượng nhỏ tecnexi (vài mg) trong lò phản ứng hạt nhân khi bắn phá
molipđen bằng nơtron:
98
42

Mo

99
42

Mo →

1
+ 0n →

99
42

Mo + 

99
43

Tc + β-

Người ta cũng điều chế tecnexi trong lò phản ứng hạt nhân khi phân hạch urani.
Người ta điều chế reni bằng cách dùng H2 để khử amoni renat ở nhiệt độ cao:

10


0

t
� 2Re + N2 + 8H2O
2NH4ReO4 + 4H2 ��

I.4. Tính chất vật lý của Mn, Tc, Re và ứng dụng
Tùy theo phương pháp điều chế, mangan tạo ra ở bốn dạng thù hình.
Mangan điều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm, tồn tại ở hai dạng α-Mn và β-Mn. Dạng α
- Mn tồn tại ở nhiệt độ thường có khối lượng riêng là 7,21g/cm 3. Dạng β - Mn tồn tại ở nhiệt
độ cao (742 - 10700C) có khối lượng riêng là 7,29 g/cm3.
Nếu mangan được điều chế bằng phương pháp điện phân, mangan tồn tại ở dạng γ - Mn,
bền trong khoảng 1070 - 11300C; có khối lượng riêng là 7,21 g/cm3. Dạng thù hình tồn tại ở
nhiệt độ cao hơn 11300C là dạng δ - Mn:
α - Mn
β - Mn
γ - Mn
δ –Mn
0
0
0
Tồn tại:
t thường
1070 C
1130 C
> 11300C
Các dạng α - Mn và β - Mn đều cứng và giòn; dạng γ - Mn thì mềm và dẻo.

Mn và Re có màu trắng bạc, còn Tc có màu xám.
Một số hằng số vật lý quan trọng của Mn, Tc, Re:
Tính chất
Mn
Tc
Độ âm điện
1,55
1,9
3
Khối lượng riêng (g/cm ) 7,47
11,5
0
Nhiệt độ nóng chảy ( C)
1244 2140
0
Nhiệt độ sôi ( C)
2080 4900
Một lượng khá lớn mangan được dùng để điều chế hợp kim

Re
1,9
20,5
3180
5900
fero – mangan (60% - 90%

Mn và 40% -10% Fe) khi khử hỗn hợp sắt và quặng mangan. Loại hợp kim này rất bền và
cứng, thường dùng làm ổ bi, các bộ phận máy nghiền, làm đường ray xe lửa. Người ta cũng
dùng hợp kim của mangan để điều chế trực tiếp gang trắng trong lò cao. Hợp kim bronzơ mangan (95% Cu và 5% Mn) có độ bền cơ học cao.
Reni được dùng trong công nghiệp điện vì có độ dẫn điện cao (lớn hơn Hg 4,5 lần và thấp

hơn vonfram) là nguyên liệu rất tốt để làm dây tóc bóng đèn điện, bền hơn vonfram. Hợp
kim Re và Pb dùng làm pin nhiệt điện. Ngoài ra, reni làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng
hóa học hữu cơ.
I.5. Tính chất hóa học của Mn, Tc, Re
Hoạt tính hóa học của kim loại trong nhóm giảm dần từ Mn đến Re do đó khả năng phản
ứng với các chất giảm dần.
11


Mangan và reni không phản ứng trực tiếp với hiđro, nhưng khí H 2 tan được trong mangan
nóng chảy (70 - 100 cm3 H2 trong 100 gam Mn ở nhiệt độ 12440C).
Reni không hòa tan được H2.
Trong không khí, mangan ở dạng khối rắn, không bị oxi hóa, ngay cả khi đun nóng vì
được bao bọc bởi một lớp oxit mỏng bảo vệ cho kim loại; nếu ở trạng thái vụn thì dễ bị oxi
hóa hơn; nhưng nói chung mangan rất khó phản ứng với oxi, tạo ra Mn3O4 ở 9400C:
0

940 C
� Mn3O4
3Mn + 2O2 ���

Khi đun nóng bột reni trong khí quyển oxi ở 3000C tạo ra oxit Re2O7.
Mangan và reni đều phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh, selen, telu tạo ra các hợp chất như
MnS, MnSe, MnSe2, ReSe2, MnTe, MnTe2 ...
Mangan hóa hợp trực tiếp với nitơ tạo ra Mn 3N2 ở nhiệt độ khoảng 600 – 1000 0C khi cho
bột mangan tác dụng với nitơ:
0

t
� Mn3N2

3Mn + N2 ��

Mangan và reni phản ứng trực tiếp với photpho khi nung nóng tạo ra các chất Mn 3P2, MnP,
ReP...
Mangan hóa hợp trực tiếp với cacbon và silic tạo ra các hợp chất Mn 3C, Mn7C3, Mn3Si,
MnSi

...

Cả mangan và reni đều phản ứng mạnh với các halogen tạo thành muối dạng MX 2, ví dụ:
Mn + Cl2 → MnCl2
Mangan có thế điện cực đứng trước Zn, nên khi đun nóng phân hủy được H 2O, đặc biệt khi
có tạp chất như cacbon, mangan dễ bị nước và không khí ẩm ăn mòn. Tecnexi và reni không
có khả năng đó.
Mn + 2H2O → Mn(OH)2 + H2
Mangan tan trong các axit loãng không có tính oxi hóa như HCl, H 2SO4 tạo ra H2. Tecnexi
và reni không có khả năng đó.
Mn + H2SO4 loãng → MnSO4 + H2↑
Mangan tan trong H2SO4 đặc tạo ra SO2, nếu H2SO4 đặc nguội phản ứng xảy ra rất chậm,
nhưng khi đun nóng phản ứng xảy ra rất nhanh:
Mn + 2H2SO4 đặc → MnSO4 + SO2↑ + 2H2O
12


Với HNO3 tạo ra khí NO:
3Mn + 8HNO3 → 3Mn(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Mangan không thụ động khi ngâm trong HNO3 đặc nguội.
Tecnexi và reni phản ứng mạnh với HNO 3 và H2SO4 đặc tạo ra hợp chất ứng với hóa trị
bền: Tc (VII) và Re (VII)
3Tc + 7HNO3 đặc → 3HTcO4 + 7NO + 2H2O

2Re + 7H2SO4 đặc → 2HReO4 + 7SO2 + 6H2O
Mangan không phản ứng với kiềm.
II. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIIB
II.1. Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm VIIIB
Nhóm VIIIB gồm 9 nguyên tố: sắt (Fe), coban (Co), niken (Ni), ruteni (Ru), rođi (Rh),
palađi (Pd), osimi (Os), iriđi (Ir), platin (Pt) thuộc họ d ở các chu kỳ 4; 5; 6 của bảng tuần
hoàn.

13


Khi so sánh tính chất vật lý và tính chất hóa học cơ bản của các nguyên tố nhóm VIIIB,
người ta thấy các nguyên tố sắt, coban và niken có tính chất tương tự nhau, nên được xếp
chung thành họ sắt; sáu nguyên tố còn lại được gọi là các kim loại họ platin theo tên của
nguyên tố phổ biến nhất trong số đó, bởi vì chúng có những tính chất giống nhau và giống
platin. Trong họ platin các nguyên tố sắp theo chiều thẳng đứng có tính chất giống nhau
nhiều hơn so với cách sắp xếp theo hàng ngang.
Về tính chất, các nguyên tố thuộc nhóm VIIIB có những nét chung như sau:
- Đều có tính chất của kim loại, màu sắc từ xám đến xám trắng; rất khó nóng chảy và rất khó
bay hơi; thể tích nguyên tử thấp.
- Tất cả đều có khả năng hấp thụ hiđro trên bề mặt ít hoặc nhiều và gây ra hoạt tính cao của
hiđro (hiđro hoạt động).
- Tất cả đều có tác dụng xúc tác cho phản ứng hóa học vô cơ hoặc hữu cơ.
- Đều có khuynh hướng tạo phức, đặc trưng nhất là phản ứng tạo phức với NH 3, với CO và
cả với NO.
- Có khả năng tạo ra nhiều hợp chất có hóa trị khác nhau và có thể dễ chuyển hóa từ trạng
thái hóa trị này đến trạng thái hóa trị khác.
- Đều tạo ra hợp chất có màu ngay cả ở trạng thái tự do (dạng hiđrat hóa).
- Hiđroxit của chúng đều có tính bazơ yếu, hoặc axit yếu, hoặc có tính lưỡng tính.
- Có ái lực yếu đối với oxi và giảm dần từ trái sang phải; nhưng lại có ái lực mạnh với lưu

huỳnh và tăng dần từ trái sang phải. Về mặt này, các nguyên tố nhóm VIIIB tương tự nhóm
IB.
Về cấu hình elcctron, nguyên tố nhóm VIIIB đều thuộc họ d mà nguyên tử lắp đầy dần các
obitan d ở lớp (n - l) (n là số thứ tự của chu kỳ).
Tinh thể các kim loại đó có cấu trúc theo mạng như sau:
Fe

Co

Ni

Mạng lập phương tâm khối

Mạng lục phương

Mạng lập phương tâm diện

0

0

a = 2,8664 A

a = 1,5063 A

Ru

c = 4,0795 A
Rh

0

a = 3,5238 A

0

Pd
14


Mạng lục phương

Mạng lập phương tâm diện

0

Mạng lập phương tâm diện

0

a = 2,7085 A

0

a = 3,8044 A

a = 3,8907 A

c = 4,2816 A
Os

Ir

Pt

Mạng lục phương

Mạng lập phương tâm diện

Mạng lập phương tâm diện

0

0

0

a = 2,7353 A

0

a = 3,8938 A

a = 3,9239 A

0

c = 4,3191 A
II.2. CÁC KIM LOẠI HỌ SẮT
II.2.1. Nhận xét chung về kim loại họ sắt

Cả ba kim loại sắt, coban và niken - ở trạng thái kim loại cũng như ở trạng thái hợp chất
đều có những đặc điểm giống nhau về tính chất.
Cả ba kim loại đều tạo ra các muối có số oxi hóa +2; ngoài ra sắt tạo ra các muối có số oxi
hóa +3; coban (II) dễ dàng chuyển thành Co (III) nhưng thường gặp trong các hợp chất
phức; với niken thì chủ yếu tạo ra hợp chất Ni (II).
Khuynh hướng tạo ra hợp chất hóa trị I tăng từ sắt đến niken; niken dễ dàng tạo ra hợp
chất hóa trị I tương tự đồng.
2

Hóa trị cực đại của sắt là VI (trong ferat FeO 4 ) tương tự mangan; trong khi đó hóa trị của
coban và niken là (IV) trong các hợp chất của đioxit dễ dàng bị phân hủy tách ra oxi.
Một số đặc điểm của Fe - Co – Ni
Electron hóa trị
0

Bán kính nguyên tử ( A )
0

Bán kính ion M2+ ( A )
0

Bán kính ion M3+ ( A )

Fe
3d64s2

Co
3d74s2

Ni

3d84s2

1,26

1,25

1,24

0,8

0,78

0,74

0,67

0,64

-

7,9

7,86

7,63

Năng lượng ion hóa I1 (eV)
Thế điện cực được tóm tắt theo sơ đồ sau:
15

Trong môi trường axit:

Trong môi trường bazơ:

Về cấu tạo tinh thể:
Sắt có bốn dạng thù hình, có cấu tạo như hình dưới:

Mạng tinh thể các dạng thù hình của sắt
Ở điều kiện thường đến 7700C tồn tại dạng α - Fe có mạng lập phương tâm khối; ở 7700C
dạng α - Fe chuyển thành dạng β - Fe, mạng tinh thể không thay đổi nhưng độ dài giữa hai
nguyên tử tăng lên; đến 9100C chuyển thành dạng γ - Fe, mạng tinh thể thay đổi thành mạng
lập phương tâm diện; đến 13900C lại chuyển thành mạng lập phương tâm khối là dạng δ Fe.
16


Coban có hai dạng thù hình. Ở điều kiện thường đến 417 0C tồn tại dạng α - Co có mạng
0

0

lục phương (a = 2,5063 A , c = 4,0795 A ); đến ~ 4800C tồn tại dạng β - Co có mạng lập
0

phương tâm diện (a = 3,5441 A ).
Niken tồn tại hai dạng thù hình. Thấp hơn 250 0C ở dạng α - Ni có mạng lục phương (a =
0

0

2,65 A , c = 4,32 A ); cao hơn 2500C chuyển thành dạng β – Ni với mạng lập phương tâm
0

diện (a = 3,523 A ).
II.1.2. Trạng thái thiên nhiên và thành phần các đồng vị
Sắt thuộc các nguyên tố phổ biến nhất cấu tạo nên vỏ quả đất. Khoáng vật chủ yếu của sắt
là manhetit (Fe3O4), hematit đỏ (Fe2O3), hematit nâu [Fe2O3.2Fe(OH)3]. Ngoài ra, một lượng
sắt khá lớn ở dạng khoáng chất xiđerit (FeCO 3) và cả trong quặng với lưu huỳnh, asen như
pirit FeS2 ... tuy nhiên pirit không phải là chất dùng để điều chế sắt mà dùng điều chế H 2SO4.
Hàm lượng của coban trong vỏ quả đất ít hơn nhiều so với sắt. Khoáng vật quan trọng của
coban là cobantin (CoAsS). Coban ở lẫn với các kim loại khác như Cu, Ni, Ag, Fe, Mn trong
các quặng đa kim.
Hàm lượng của niken trong vỏ quả đất nhiều hơn coban. Khoáng vật chủ yếu của niken là
penlađit là quặng sunfua của niken, đồng và sắt. Ngoài ra còn có các loại quặng khác như
gacnierit (NiSiO3.MgSiO3), quặng smantit là quặng arsenua của Ni, Co, Fe.
Trong cơ thể động vật, sắt có trong hemoglobin, chức năng chính của phức chất này là
liên kết oxi phân tử và chuyển oxi đó vào các mô. Ngoài ra, còn có trong mioglobin là chất
protein dự trữ oxi trong cơ bắp; có trong phức chất feritin cũng là protein có chức năng tạo
nên những hợp chất khác chứa sắt cần cho cơ thể của sinh vật. Gan và lá lách là bộ phận
giàu sắt nhất trong cơ thể.
Coban thuộc nhóm nguyên tố quan trọng đối với con người, vitamin B 12 hay cobanamin là
phức chất của coban có chứa 4,5% Co về khối lượng, dùng để chữa bệnh thiếu máu.
Sắt có bốn đồng vị bền là 54Fe (5,84%); 56Fe (91,68%); 57Fe (2,17%); 58Fe (0,31%); trong
số các đồng vị phóng xạ thì đồng vị 55Fe là bền hơn cả, có chu kỳ bán hủy là 2,9 năm. Coban
có tám đồng vị từ 54Co đến 61Co nhưng chỉ có 59Co là đồngvị thiên nhiên (100%), số đồng vị
17


còn lại đều là đồng vị phóng xạ trong đó bền nhất là 60Co có chu kỳ bán hủy là 5,2 năm, kém
bền nhất là 54Co với chu kỳ bán hủy là 0,18 giây.

Niken có 11 đồng vị từ

56

Ni đến

66

Ni, trong đó có năm đồng vị thiên nhiên là

58

Ni

(67,76%); 60Ni (26,16%); 61Ni (l,25%); 62Ni (3,66%); 64Ni (l,16%). Trong các đồng vị phóng
xạ thì đồng vị 59Ni có chu bán hủy là 7,5.10 4 năm bền nhất, và đồng vị 65Ni kém bền nhất có
chu kỳ bán hủy là 0,108 ngày đêm.
II.1.3. Điều chế Fe, Co, Ni
Sắt tinh khiết được điều chế bằng cách dùng H2 tinh khiết để khử oxit sắt tinh khiết:
0

t
� 2Fe + 3H2O
Fe2O3 + 3H2 ��

Quá trình khử xảy ra ở khoảng 175 - 2700C; ở nhiệt độ đó, sản phẩm thu được là loại sắt tự
cháy, khi tiếp xúc với không khí loại sắt này sẽ bị oxi hóa nhanh và nóng đỏ lên. Để thu
được sản phẩm có độ bền cao đối với không khí, quá trình khử phải thực hiện ở nhiệt độ cao
hơn khoảng 550 - 6500C; ở điều kiện đó, sắt thu được ở dạng bột mịn không còn có khả năng
tự cháy.

Quá trình khử xảy ra theo từng giai đoạn, ban đầu tạo ra Fe3O4, sau đó mới tạo thành Fe:
0

t
� 2Fe3O4 + H2O
3Fe2O3 + H2 ��

Nếu nung ở 5730C thì tạo ra oxit FeO:
0

t
� 2FeO + H2O
Fe2O3 + H2 ��

Nếu quá trình khử xảy ra khi tăng nhiệt độ đến khoảng 700 - 10000C không thu được dạng
bột mịn mà ở dạng sắt rèn tức là ở dạng khối chảy.
Có thể điều chế sắt bằng phương pháp nhiệt phân sắt pentacacbonyl Fe(CO) 5:
0

t
� Fe + 5CO↑
Fe(CO)5 ��

Sắt rất tinh khiết có thể điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối Fe (II)
chẳng hạn như FeSO4.FeCl2, với dương cực là tấm Fe - Cr, còn âm cực là sắt tinh khiết. Quá
trình điện phân phụ thuộc vào các yếu tố như pH của dung dịch, nồng độ của chất điện phân,
mật độ dòng của anot và catot.
Coban tinh khiết được điều chế bằng cách dùng H2 để khử coban (II) oxit CoO hoặc các
oxit khác:
0

t
� Co + H2O
CoO + H2 ��

18


Khi nung đến 1200C quá trình khử đã bắt đầu xảy ra, đến 2500C thu được coban tự cháy.
Nếu nung đến khoảng 4000C, sản phẩm thu được ở dạng bột hoàn toàn bền đối với không
khí khô.
Sản phẩm thu được phụ thuộc vào nhiệt độ, chẳng hạn ở 450 0C thu được dạng thù hình β Co (mạng lập phương), ở nhiệt độ thấp hơn 450 0C sẽ thu được dạng α - Co (mạng lục
phương).
Coban tinh khiết có thể điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch CoSO 4 trong
nước với dương cực bằng thép không gỉ đã được xử lý bề mặt và âm cực bằng tấm chì tinh
khiết hóa học. Sản phẩm thu được có chứa 99,1% - 99,2% coban, tạp chất còn lại là niken.
Niken tinh khiết cũng được điều chế bằng các phương pháp như trên.
Khi dùng H2 để khử oxit NiO:
0

t
� Ni + H2O
NiO + H2 ��

nếu nung ở 270 - 2800C thu được niken tự cháy, còn ở 350 - 4000C hoặc cao hơn thu được
niken bột, hoàn toàn bền đối với không khí.
Niken bột cũng được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch NiSO 4 trong nước
với dương cực bằng các lá (Fe - Ni), còn âm cực bằng Ni; pH của dung dịch chất điện phân
ở khoảng từ 4 - 4,5.
Từ tetracacbonyl Ni(CO)4:

0

t
� Ni + 4CO↑
Ni(CO)4 ��

Ngoài các phương pháp đã nêu, các kim loại trên đều có thể điều chế bằng phương pháp
nhiệt nhôm thu được kim loại khối nóng chảy :
0

�2700 C
� 9Fe + 4Al2O3
3Fe3O4 + 8Al ����
0

�3300 C
� 9Co + 4Al2O3
3Co3O4 + 8Al ����
0

�2450 C
� 3Ni + Al2O3
3NiO + 2Al ����

Các phản ứng tỏa ra một lượng nhiệt khá lớn đủ để cho chất phản ứng nóng chảy. Sản
phẩm thu được không tinh khiết.
Như trên đã nêu, các kim loại Fe, Co, Ni ở trạng thái bột rất nhỏ tách ra từ các hợp chất có
khả năng tự cháy, nghĩa là tự bốc cháy trong không khí ở ngay nhiệt độ thường. Bột tự cháy
của sắt cũng có thể điều chế bằng cách nung cẩn thận Fe (II) oxalat:
19

0

t
� Fe + 2CO2↑
Fe(COO)2 ��

Các hạt sắt điều chế bằng cách đó có đường kính khoảng 5.10 -8 cm do đó bề mặt tiếp xúc
rất lớn nên đã làm tăng tốc độ oxi hóa, tuy nhiên nguyên nhân quan trọng là do cấu trúc
mạng tinh thể của các hạt so với kiến trúc bền của kim loại đó.
II.1.4. Tính chất vật lý của Fe, Co, Ni và ứng dụng
Cả ba nguyên tố là những kim loại màu trắng có ánh kim; Fe và Co có màu xám, còn Ni có
màu trắng bạc.
Một số hằng số vật lý của Fe, Co, Ni:
Tính chất
Khối lượng riêng (g/cm3)

Fe
7,9

Co
8,9

Ni
8,9

Nhiệt độ nóng chảy (tnc , 0C )

1539

1495

1455

Nhiệt độ sôi (ts, 0C )

2740

2900

2730

Độ dẫn điện (Hg =1)

10

10

14

Độ dẫn nhiệt (Hg =1)

10

8

7

1,7

1,8

Độ âm điện (theo Pauling)
1,8
Sắt và niken dễ rèn, dễ dát mỏng; coban cứng và giòn.

Ở điều kiện thường, Fe, Co, Ni đều là các chất sắt từ. Tuy nhiên, trong bốn dạng thù hình
của Fe, chỉ có α - Fe mới có tính sắt từ, nghĩa là tính sắt từ của sắt chỉ ở nhiệt độ đến 770 0C,
trên nhiệt độ đó tính sắt từ của sắt biến mất mặc dù mạng tinh thể không đổi, sắt chỉ còn lại
tính thuận từ.
Coban có tính sắt từ ở nhiệt độ l075 0C, còn niken ở 3620C; trên nhiệt độ đó tính sắt từ của
coban và niken sẽ mất.
Ngoài tính chất bị nam châm hút, dưới tác dụng của dòng điện các chất sắt từ sẽ trở thành
nam châm. Tuy nhiên, sắt nguyên chất chỉ tác dụng như một nam châm khi chịu tác dụng
của dòng điện, còn thanh thép khi đã nam châm hóa thì sau đó vẫn tác dụng như một nam
châm vĩnh cửu.
Sắt là kim loại quan trọng nhất đối với các ngành kỹ thuật và công nghiệp hiện đại. Cả ba
kim loại được dùng chủ yếu để tạo ra các hợp kim đặc biệt là các loại thép.
Nhiều hợp chất của sắt có ý nghĩa quan trọng trong thực tế như FeCl 3 dùng làm chất đông
tụ khi làm sạch nước, làm chất cầm màu, làm chất xúc tác trong hóa học hữu cơ. Các muối
20


ferit của sắt (II) dùng trong kỹ thuật máy tính. Các oxit của sắt không những là nguồn điều
chế nhiều hợp chất của sắt mà còn là nguồn nguyên liệu quan trọng của ngành luyện kim
đen.
Hơn 3/4 lượng coban được sản xuất dùng để chế tạo thép và hợp kim đặc biệt. Coban
truyền cho thép tính cứng và tính chịu mòn nên loại thép có chứa coban dùng để chế tạo các
dụng cụ cắt gọt khác nhau.

Một số hợp kim của coban dùng trong kỹ thuật quốc phòng và kỹ thuật tên lửa. Coban là
vật liệu sắt từ, nhiều hợp kim của coban cũng có tính sắt từ. Hợp chất giữa coban và samari
(SmCo5) và một số kim loại đất hiếm khác được dùng làm vật liệu để chế tạo nam châm vĩnh
cửu mạnh.
Đồng vị

60
27

Co

được dùng rộng rãi trong y khoa để chữa bệnh ung thư.

Niken có nhiều ứng dụng hơn coban, có nhiều ứng dụng trong nhiều ngành kinh tế quốc
dân, hơn 80% lượng niken được sản xuất, dùng trong ngành luyện kim.
Thép có chứa niken có độ bền cao về mặt hóa học và cơ học; niken được dùng để mạ lên
bề mặt các sản phẩm làm bằng vật liệu dễ bị ăn mòn.
Hợp kim monen có độ bền cao với môi trường ăn mòn, được sử dụng nhiều trong ngành
chế tạo máy cho công nghệ hóa học, đóng tàu ... Một số hợp kim khác của niken được dùng
để sản xuất các loại tiền thay cho bạc.
Niken và hợp kim của nó được dùng trong kỹ thuật hàng không và vũ trụ, trong công
nghiệp hóa chất dùng làm chất xúc tác.
Một điều cần chú ý là khi nói đến tính chất vật lý của sắt cần để ý đến thành phần tạp chất
có trong sắt với hai loại:
Sắt có độ tinh khiết cao: có chứa dưới 0,001% tạp chất, có từ tính tốt và dễ hàn, nhưng tính
chất cơ học không cao, độ bền kém hơn nhiều so với gang và các loại thép; không thể dùng
trong vật liệu chế tạo.
Sắt tinh khiết kỹ thuật còn gọi là thép điện kỹ thuật: có chứa 0,02 - 0,04% cacbon, ngoài ra
còn có các tạp chất khác như oxi, nitơ, lưu huỳnh, photpho có từ tính tốt và dễ hàn, có tính
cơ học cao, dùng làm vật liệu chế tạo.

II.1.5. Tính chất hóa học của Fe, Co, Ni
21


Fe, Co, Ni là những kim loại hoạt động trung bình. Tác dụng được với nhiều đơn chất và
hợp chất. Hoạt tính hóa học giảm dần từ Fe đến Ni. Chẳng hạn, Fe dễ dàng bị oxi hóa trong
không khí ẩm; Co bền ở điều kiện thường, đun nóng đến 3000C thì bị oxi oxi hóa; còn niken
bắt đầu bị oxi hóa ở 5000C.
Cả ba kim loại đều không phản ứng trực tiếp với hiđro, nhưng ở trạng thái bột nhỏ và ở
nhiệt độ cao đều hấp thụ hiđro với lượng khá lớn. Các hợp chất với hiđro của chúng đều
không có thành phần xác định và điều chế bằng phương pháp gián tiếp. Các hiđrua đều bền
như: FeH, FeH2, FeH3; CoH, CoH2; NiH, NiH2.
Độ hòa tan của hiđro trong sắt nóng chảy phụ thuộc vào dạng thù hình của sắt. Dạng γ - Fe
là dung môi tốt hơn cả so với các dạng thù hình khác, ở 1540 0C có thể hòa tan được 18 gam
hiđro trong 100 gam Fe; người ta cũng đã nghiên cứu thấy rằng sự giải hấp thụ bắt đầu ở 150
- 3000C.
Coban hấp thụ hiđro kém hơn nhiều. Ở 1200 0C, 100 gam coban hấp thụ được 5,46 cm 3
hiđro. Coban điện phân hấp thụ kém, còn coban tấm hầu như không hấp thụ hiđro.
Đặc biệt là niken hấp thụ mạnh hiđro, khả năng đó cho phép dùng niken làm chất xúc tác
trong quá trình hiđro hóa các chất hữu cơ. Độ hòa tan của hiđro trong niken có khác nhau
phụ thuộc vào trạng thái rắn hay lỏng. Ở 1600 0C, 100 gam niken hòa tan được 43 cm 3 hiđro.
Ở điều kiện thường sắt, coban và niken đều bền với không khí và nước.
Khi nung bột Fe trong không khí hoặc trong oxi tạo ra Fe3O4:
0

t
� Fe3O4
3Fe + 2O2 ��

Ở nhiệt độ cao, coban bị oxi hóa tạo ra Co3O4:

0

t
� Co3O4
3Co + 2O2 ��

Còn niken bị oxi hóa chậm hơn, bắt đầu ở 5000C tạo ra NiO:
0

t
� 2NiO
2Ni + O2 ��

Trong không khí ẩm, sắt có lẫn các tạp chất sẽ bị gỉ, tức là bị ăn mòn trên bề mặt. Lớp gỉ
tạo nên có thành phần chủ yếu là Fe 2O3.xH2O, lớp gỉ này xốp và giòn nên không bảo vệ được
cho sắt. Phản ứng tạo gỉ chủ yếu theo phương trình:
4Fe + 3O2 + 2xH2O → 2[Fe2O3.xH2O]

22


Tốc độ tạo ra gỉ sắt lớn nhất ở các đầu mút, ở chỗ bẻ cong đặc biệt ở các vết cắt; còn ở
phần phẳng của tấm sắt bị ăn mòn ở mức độ nhỏ.
Cả ba kim loại đều phản ứng mạnh với các halogen. Khi đun nóng sắt kim loại với các
halogen thu được Fe (III) halogenua khan FeX3; ví dụ:
0

t
� FeCl3
2Fe + 3Cl2 ��

Tuy nhiên khi nghiền bột iốt với bột sắt tạo ra sản phẩm có thành phần là Fe 3I8 (hay
2FeI3.FeI2).
3Fe + 4I2 → Fe3I8
nghĩa là hỗn hợp có cả iotua Fe (III) và Fe (II). Nói cách khác, FeI 3 chỉ bền trong cân bằng
với lượng dư khá lớn FeI2:
��
�
�
2FeI3 ��
2FeI2 + I2

Coban và niken tác dụng trực tiếp với các halogen tạo ra muối ứng với số oxi hóa +2 của
kim loại. Ví dụ: khi đốt cháy coban hay niken trong luồng khí clo chỉ tạo ra CoCl 2 và NiCl2;
tương tự như vậy với brom.
0

t
� MCl2 (M là Co, Ni)
M + Cl2 ��

nhưng với flo, coban tạo ra hỗn hợp CoF2 + CoF3.
Khi nung hỗn hợp gồm S với các kim loại họ sắt tạo ra các sunfua:
0

t
� FeS
Fe + S ��

Co và Ni cũng có phản ứng tương tự tạo ra CoS và NiS. Selen và telu phản ứng trực tiếp

với Fe, Co, Ni:
Với Fe tạo ra: FeSe, FeSe2; FeTe, FeTe; trong đó FeSe và FeSe2 là chất bán dẫn.
Với Co tạo ra: CoSe, CoSe2; CoTe, CoTe2.
Với Ni tạo ra: NiSe, NiSe2; NiTe, NiTe2.
Cả ba kim loại đều không phản ứng trực tiếp với nitơ. Các hợp chất như Fe 2N, Fe4N;
Co2N, Co3N, Co3N2; Ni3N, Ni3N2 đều được điều chế bằng phương pháp gián tiếp và đều ít
bền. Tác dụng với photpho tạo ra dung dịch rắn ứng với các hợp chất có thành phần Fe 3P,
Fe2P, FeP, FeP2; Co2P, CoP, CoP3; Ni3P, Ni2P, NiP3.
Fe, Co, Ni tạo ra hợp chất với cacbon ứng với thành phần M 3C và M2C, trong đó quan
trọng nhất là Fe3C:
23


0

t
� Fe3C
3Fe + C ��

Fe2C được điều chế bằng cách nung Fe với C ở 250 0C. Các hợp chất ứng với thành phần
như trên của Co và Ni được điều chế bằng phương pháp gián tiếp, chẳng hạn khi nung coban
bột với CO:
0

t
� Co3C + CO2
3Co + 2CO ��

Fe tạo ra các xilixua quan trọng như FeSi 2, FeSi, Fe3Si2 và Fe2Si có trong thành phần của
ferosilic.

Coban tạo ra các hợp chất Co3Si, Co2Si, CoSi, CoSi2 trực tiếp từ các nguyên tố, nóng chảy
ở nhiệt độ trong khoảng từ 1200 - 14000C, ví dụ:
0

t
� Co3Si
3Co + Si ��

Niken cũng phản ứng trực tiếp với silic tạo ra các silixua Ni 3Si, Ni2Si, NiSi, NiSi2; chẳng
hạn:
0

t
� Ni2Si
2Ni + Si ��

Nóng chảy trong khoảng từ 1000 - 12000C
Fe, Co, Ni đều phản ứng trực tiếp với Bo:
Nung nóng bột Fe với B ở 1300 - 14000C trong bầu khí trơ tạo ra FeB và FeB2:
0

t
� FeB + FeB2
2Fe + 3B ��

Khi nung Co với bột B vô định hình trong ống thạch anh hàn kín tạo ra các hợp chất Co 3B,
Co2B, CoB, CoB2.
Cũng tương tự cách điều chế như trên, niken tạo ra các hợp chất Ni 3B, Ni2B, NiB, Ni3B2,
Ni4B3.
Nước không chứa không khí hòa tan hầu như không ăn mòn sắt ở nhiệt độ thường, vì trên

bề mặt dễ tạo ra lớp mỏng Fe(OH)2 bảo vệ cho kim loại. Nhưng khi cho hơi nước qua Fe
nung đỏ tạo ra Fe3O4:
0

t
� Fe3O4 + + 4H2
3Fe + 4H2O ��

Co và Ni không bị H2O ăn mòn ở nhiệt độ thường, nhưng khi cho H2O qua Ni nung đỏ tạo
ra NiO:
0

t
� NiO + H2
Ni + H2O ��

24


Với dung dịch kiềm, ở điều kiện thường thực tế không tác dụng với cả ba kim loại. Tuy
nhiên, khi đun sôi bột sắt với dung dịch NaOH 50%, trong điều kiện không có không khí,
thu được dung dịch natri hipoferit:
Fe + 2NaOH + 2H2O  Na2[Fe(OH)]4 + H2
Trong dãy thế điện cực, Co và Ni đứng giữa Fe và Sn nhưng gần Sn hơn nên cả hai kim
loại tan trong axit loãng chậm hơn Fe.
Sắt tác dụng với axit không có tính oxi hóa tạo ra muối Fe (II) và H2:
Fe + 2H3O+  Fe2+ + H2↑ + 2H2O
Sắt khử được các ion kim loại đứng sau sắt trong dãy thế điện cực:
Fe + Cu2+  Cu + Fe2+
Fe + 2Fe3+

 3Fe2+

H2SO4 đặc nguội gây ra tính thụ động cho sắt, nhưng với H 2SO4 đặc nóng sẽ oxi hóa sắt
tạo ra muối Fe (III) và đồng thời bị khử đến SO2:
0

t
� Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2Fe + 6H2SO4 đặc ��

Khi nhúng thanh sắt vào HNO3 đặc nguội một thời gian, sau đó nhúng vào dung dịch chứa
ion Cu2+ hoặc dung dịch axit loãng như HCl, H 2SO4 sắt sẽ mất khả năng phản ứng, nghĩa là
sắt đã bị thụ động hóa bởi HNO3 đặc nguội. HNO3 loãng, lạnh hoà tan sắt tạo ra sắt (II)
nitrat:
8Fe + 20HNO3 loãng  8Fe(NO3)2 + 2NH4NO3 + 6H2O
Trong dung dịch axit loãng như HCl, H2SO4, coban khó tan hơn so với sắt, tạo ra H2:
Co + H2SO4  CoSO4 + H2
Coban phản ứng với H2SO4 đặc nóng tạo ra SO2:
0

t
� CoSO4 + SO2↑ + 2H2O
Co + 2H2SO4 đặc ��

Coban tan trong HNO3 loãng, và cũng tương tự như sắt, coban cũng bị thụ động hóa bởi
HNO3 đặc.
Các axit vô cơ loãng tác dụng với niken chậm hơn sắt tạo ra H2:
Ni + 2HCl  NiCl2 + H2↑
nhưng dễ tan trong HNO3 loãng:

25