Lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan hệ đại học trong phạm vi kim loại nhóm VIIIB

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HOÁ HỌC
------

TIỂU LUẬN
HỌC PHẦN: HỐ VƠ CƠ
Đề tài: Lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc
nghiệm khách quan hệ đại học trong phạm vi kim loại
nhóm VIIIB
Giảng viên hƣớng dẫn:
Th.S Đinh Quý Hƣơng

SVTH: Ngơ Văn Bản
Mã SV: 15S2011006
Lớp: Hố 2B

Huế, tháng 10/2016


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Lời cảm ơn:
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo:
Th.S Đinh Quý Hƣơng đã giao đề tài, tận tình giúp đỡ,
hƣớng dẫn, đóng góp ý kiến chân thành, tạo điều kiện tốt
nhất để em hoàn thành tiểu luận này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Ngô Văn Bản

-2-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

MỤC LỤC:
A. Mở đầu ......................................................................................................................... 5
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................... 5
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................. 5
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 5
3.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................ 5
3.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 6
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................. 6
5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 6
6. Cấu trúc bài tiểu luận ............................................................................................... 6
B. Tổng quan lý thuyết .................................................................................................... 7
Chƣơng I: Khái quát các nguyên tố nhóm VIIIB ........................................................ 7
Chƣơng II: Các nguyên tố họ sắt .................................................................................. 9
2.1. Nhận xét chung về các nguyên tố họ sắt ................................................................ 9
2.2. Đơn chất ................................................................................................................. 10
2.2.1. Tính chất vật lí .................................................................................................. 10
2.2.2. Tính chất hố học.............................................................................................. 11
2.2.3. Trạng thái tự nhiên và điều chế ........................................................................ 13
2.2.3.1. Trạng thái tự nhiên ...................................................................................... 13

2.2.3.2. Điều chế ....................................................................................................... 14
2.3. Hợp chất cacbonyl của Fe, Co, Ni ......................................................................... 14
2.4. Các oxit của sắt, coban, niken ............................................................................... 17
2.4.1. Sắt(II), coban(II) và niken(II) oxit .................................................................... 17
2.4.2. Sắt(III), coban(III) và niken(III) oxit ................................................................ 18
2.4.3. Oxit hỗn hợp M3O4 ............................................................................................ 19
2.5 Các hidroxit của sắt, coban, niken .......................................................................... 20
2.5.1. Sắt(II), coban(II), niken(II) hidroxit ................................................................. 20
2.5.2. Sắt(III), coban(III), niken(III) hidroxit ............................................................. 21
2.6. Muối sắt(II), coban(II), niken(II) ........................................................................... 22
2.6.1. Các halogenua của Fe(II), Co(II), Ni(II) .......................................................... 22
2.6.2. Muối sunfat của Fe(II), Co(II), Ni(II) ............................................................... 23
2.7. Muối sắt(III), coban(III), niken(III) ....................................................................... 24
2.7.1. Các halogenua của Fe(III), Co(III), Ni(III) ...................................................... 25
2.7.2. Muối sunfat của Fe(III), Co(III), Ni(III) ........................................................... 25
2.8. Phức chất của sắt, coban, niken............................................................................. 26
2.8.1. Phức chất của Fe(II), Co(II), Ni(II) .................................................................. 26
2.8.2. Một số phức chất của Fe(III) ............................................................................ 27
2.8.3. Một số phức chất của Co(III)............................................................................ 28
Chƣơng III: Các nguyên tố họ Platin ........................................................................... 30
3.1. Nhận xét chung về các nguyên tố họ Platin ........................................................... 31
3.2.Đơn chất .................................................................................................................. 31
3.2.1. Tính chất vật lí .................................................................................................. 31
3.2.2. Tính chất hoá học.............................................................................................. 32
-3-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

3.2.3. Trạng thái tự nhiên ........................................................................................... 32
3.3. Hợp chất của Ru và Os .......................................................................................... 33
3.3.1. Hợp chất cacbonyl ............................................................................................ 33
3.3.2. Các đioxit .......................................................................................................... 33
3.3.3. Các hợp chất của Ru(VI) và Os(VI) .................................................................. 33
3.4. Hợp chất của Rh và Ir ............................................................................................ 34
3.4.1. Các hợp chất cacbonyl ...................................................................................... 34
3.4.2. Hợp chất của Rh(III) và Ir(III) ......................................................................... 34
3.4.3. Hợp chất của Rh(IV) và Ir(IV) .......................................................................... 34
3.5. Hợp chất của Pt và Pd ........................................................................................... 35
3.5.1. Các hợp chất cacbonyl ...................................................................................... 35
3.5.2. Hợp chất Pd(II) và Pt(II) .................................................................................. 35
3.5.3. Hợp chất của Pd(IV) và Pt(IV) ......................................................................... 36
Chƣơng IV: Một số cơ sở lý thuyết dùng để giải bài tập .............................................. 37
4.1. Mơ hình VSEPR (Valence Shell Electron Pair Pepulsion) .................................... 37
4.2. Pin. Dãy điện hố của kim loại và phương trình Nernst ....................................... 39
4.2.1. Pin ..................................................................................................................... 38
4.2.2. Dãy điện hoá của kim loại. Phương trình Nernst ............................................. 39
4.2.2. Ứng dụng của dãy điện hố .............................................................................. 39
4.3. Cấu trúc mạng tinh thể kim loại ............................................................................. 41
C. Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan ............................................................ 43
D. Kết luận ..................................................................................................................... 97
E. Tài liệu tham khảo ................................................................................................... 98

-4-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

A. MỞ ĐẦU:

1. Lý do chọn đề tài:
Hố Vơ cơ là môn học đặc thù, nội dung tương đối rộng, khối lượng kiến thức lớn
nhưng hiện nay thời gian giảng dạy được rút ngắn nên nếu như khơng có phương pháp
học tập đúng đắn thì sinh viên khó có thể tiếp thu được khối lượng kiến thức khổng lồ này
điều này có thể làm ảnh hưởng đến kết quả môn học. Một phương pháp khá phổ biến
được nhiều sinh viên lựa chọn đó là vận dụng sơ đồ tư duy kết hợp với việc làm bài tập để
tái hiện kiến thức.
Hiện nay, hệ thống bài tập hố vơ cơ vô cùng đa dạng và phong phú nhưng chủ yếu là
các bài tập mang tính chất lý thuyết và đa số là các bài tập tự luận chưa phù hợp với việc
đổi mới hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay là sử dụng câu hỏi trắc nghiệm khách quan.
Chính vì thế mà cơng việc phát triển hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan ở bậc đại
học hiện nay vẫn chưa được chú trọng đặc biệt là các câu hỏi trắc nghiệm khách quan
dưới dạng bài tập định lượng và thực nghiệm. Xuất phát từ trực trạng này, căn cứ vào
năng lực của bản thân và mong muốn bổ sung, làm phong phú thêm hệ thống câu hỏi trắc
nghiệm khách quan, giúp các bạn sinh viên có thêm tư liệu để rèn luyện, ơn tập hiệu quả
mơn Hố Vơ cơ, đặc biệt là các nguyên tố kim loại nhóm VIIIB, nên chúng tôi đề tài:
“Lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan hệ đại học trong
phạm vi các kim loại nhóm VIIIB.”
2. Mục tiêu nghiên cứu:
-

Hệ thống hoá kiến thức lý thuyết liên quan đến các kim loại nhóm VIIIB làm cơ sở

để lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan tương ứng.
-

Lựa chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan liên quan đến các

kim loại nhóm VIIIB, đặc biệt là các câu hỏi dưới dạng bài tập định lượng và thực
nghiệm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
-5-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản
-

2016

Hệ thống lí thuyết và bài tập liên quan đến các kim loại nhóm VIIIB.

3.2. Phạm vi nghiên cứu:
-

Người nghiên cứu đi sâu vào việc nghiên cứu các vấn đề lí thuyết và bài tập liên

quan đến các kim loại nhóm VIIIB, chủ yếu tập trung vào các kim loại Fe, Co, Ni.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu:
-

Tuyển chọn và xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan hệ đại học mơn

hố Vơ cơ trong phạm vi các kim loại nhóm VIIIB.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Căn cứ vào điều kiện và năng lực của bản thân, chúng tôi nhận định rằng công việc

nghiên cứu chủ yếu sử dụng các phương pháp nghiên cứu lí luận như:
-

Nghiên cứu các giáo trình, tài liệu về lý thuyết và bài tập mơn Hố Vơ cơ, đặc biệt

là các vấn đề lý thuyết và bài tập trong phạm vi của đề tài.
-

Nghiên cứu các phương pháp xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan, đặc biệt là

kĩ thuật xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn.
6. Cấu trúc của tiểu luận:
A. Mở đầu.
B. Tổng quan lí thuyết.
Chương I: Khái quát các kim loại nhóm VIIIB.
Chương II: Các nguyên tố họ Sắt.
Chương III: Các nguyên tố họ Platin.
Chương IV: Một số cơ sở lý thuyết dùng để giải bài tập.
C. Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan.
D. Kết luận.
E. Tài liệu tham khảo.

-6-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

B. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT

CHƢƠNG I: KHÁI QUÁT CÁC KIM LOẠI NHĨM VIIIB
Nhóm VIIIB gồm 9 ngun tố họ d ở các chu kỳ 4, 5, 6 thuộc bảng tuần hồn.
Khi so sánh tính chất lý học và hố học cơ bản của các nguyên tố nhóm VIIIB, người
ta thấy các ngun tố sắt, coban, niken có tính chất tương tự nhau, nên xếp chúng thành
họ sắt; các nguyên tố cịn lại có tính chất giống nhau theo chiều thẳng đứng, nên được xếp
chung thành họ platin.
Điều này cho thấy tính chất của các ngun tố nhóm VIIIB khơng đồng nhất như các
nhóm khác thuộc bảng tuần hồn. Nó được xem như những bộ ba chuyển tiếp giữa các
nguyên tố nhóm VIIB (Mn, Tc, Re) và nhóm IB (Cu, Ag, Au).

HỌ PLATIN

43

44

45

46

47

Tc

Ruteni

Rodi

Paladi

Ag

75

76

77

78

79

Re

Osmi

Iridi

Platin

Au

Nguyên tử khối, sự phân bố electron và trạng thái hoá trị của các nguyên tố như sau:
-7-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Ngun
tố
Sắt

Kí
hiệu
Fe

Ngun
tử khối
55,847

Phân bố electron

Hố trị

2

8

14

2

I, II, III, IV, V

Coban

Co

58,933

2

8

15

2

I, II, III, IV

Niken

Ni

58,70

2

8

16

2

I, II, III, IV

Ruteni

Ru

101,070

2

8

18

15

1

II, III, IV, V, VI, VII, VIII

Rodi

Rh

102,905

2

8

18

16

1

I, II, III, IV, VI,

Paladi

Pd

106,400

2

8

18

18

0

II, III, IV

Osmi

Os

190,200

2

8

18

32

14

2

II, III, IV, VI, VIII

Iridi

Ir

192,220

2

8

18

32

15

2

I, II, IV, VI

Platin

Pt

195,090

2

8

18

32

17

1

I, II, III, IV, VI

Về tính chất, các nguyên tố nhóm VIIIB có những nét tương đồng như sau:

-

Đều có tính chất của kim loại, màu sắc từ xám đến trắng, rất khó nóng chảy và rất

khó bay hơi, thể tích ngun tử thấp.

-

Tất cả đều có khả năng hấp thụ hidro trên bề mặt ít hoặc nhiều và gây ra hoạt tính

cao của hidro (hidro hoạt động).

-

Tất cả đều có tác dụng xúc tác cho phản ứng hố học vơ cơ hoặc hữu cơ.

-

Đều có khuynh hướng tạo phức, đặc trưng nhất là phản ứng tạo phức với NH3, CO

và cả với NO.

-

Có khả năng tạo ra nhiều hợp chất có hố trị khác nhau và có thể dễ dàng chuyển

hố từ trạng thái hố trị này đến trạng thái hoá trị khác.

-

Đều tạo ra hợp chất có màu ngay cả ở trạng thái tự do (dạng hidrat hố).

-

Hidroxit của chúng đều có tính bazơ yếu hoặc axit 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 cấu hình electron, nguyên tố nhóm VIIIB đều thuộc họ d mà nguyên tử lắp đầy dần
các obitan d ở lớp (n-1) (n là số thứ tự của chu kỳ).

-8-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

CHƢƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ HỌ SẮT

2.1. Nhận xét chung về các nguyên tố họ Sắt:
Các nguyên tố họ Sắt bao gồm: sắt (Fe), coban (Co), niken (Ni). Một số đặc điểm của
các nguyên tố họ sắt được thể hiện trong bảng dưới đây:
Bảng: Một số đặc điểm của các ngun tố họ Sắt

Ngun
tố (M)

Fe

Số thứ
tự
ngun

tử
26

Cấu
hình
electron
hố trị
3d64s2

Co

27

Ni

28

Năng lượng ion hố
(eV)
I1
I2
I3
7,9

16,18

Bán
kính
ngun
tử

30,63
1,26

3d74s2

7,86

17,05

33,49

3d84s2

7,5

16,4

35,16

Thế điện cực chuẩn
(V)
2+
M /M M3+/M2+
-0,44

+0,77

1,25

-0,28

+1,81

1,24

-0,23

+2,1

Từ bảng, ta thấy:
-

Các ngun tử Fe, Co và Ni đều có vỏ electron ngồi cùng giống nhau là 4s2. Điều

này được giải thích là do trong các nguyên tử này phân lớp 4s có mức năng lượng thấp
hơn phân lớp 3d nên electron có xu hướng điền vào phân lớp 4s thuộc lớp thứ 4 trước
phân lớp 3d thuộc lớp thứ 3.
-

Từ Fe đến Ni, bán kính nguyên tử giảm dần theo chiều tăng của số electron điền

vào các obitan 3d. Ở các nguyên tử này thì số lớp electron của mỗi nguyên tử là như nhau.
Vì vậy, khi điện tích hạt nhân tăng lên làm lực hút giữa hạt nhân với các electron tăng dẫn
đến bán kính của các nguyên tử giảm.
-

Năng lượng ion hoá thứ nhất (I1), thứ hai (I2) và thứ ba (I3) không cao của các

nguyên tử này khiến chúng dễ mất các electron ở phân lớp d. Vì vậy số oxi hoá đặc trưng
của sắt, coban, niken là +2 và +3.

-

Theo thứ tự Fe-Co-Ni, độ bền của các hợp chất M(III) giảm xuống như đã thấy qua

các thế điện cực EoM3+/M2+ và năng lượng ion hoá I3 của các nguyên tố. Điều này được giải
-9-


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

thích bằng sự tăng độ bền của cấu hình theo thứ tự 3d6 (Fe2+) -3d7(Co2+) - 3d8(Ni2+), điều
này có nghĩa là cấu hình electron càng bền khi càng tiến gần đến cấu hình bão hồ 3d10.
Về cấu tạo tinh thể :
Sắt có 4 dạng thù hình, có cấu tạo như hình:

-

Từ hình trên ta có thể nhận thấy: Có sự biến đổi giữa các dạng thù hình của sắt ở các
nhiệt độ nhất định. Ở nhiệt độ thường đến 770oC nó tồn tại ở dạng α-Fe có mạng lập
phương tâm khối. Ở 770oC dạng α-Fe chuyển thành dạng β-Fe, lúc này mạng tinh thể
không thay đổi nhưng độ dài giữa hai nguyên tử tăng lên; đến 910oC chuyển thành dạng
γ-Fe, mạng tinh thể thay đổi thành lập phương tâm diện và đến 1390oC lại chuyển thành
lập phương tâm khối ở dạng δ-Fe.
Coban có hai dạng thù hình, ở điều kiện thường đến 417oC tồn tại dạng α-Co có

-

mạng lục phương; đến khoảng 480oC thì tồn tại ở dạng β-Co có mạng lập phương tâm

diện.

-

Niken tồn tại hai dạng thù hình tương tự như coban là α-Ni và β-Ni. Ở nhiệt độ

thấp hơn 250oC tồn tại ở dạng α-Ni có mạng lục phương và cao hơn 250oC chuyển thành
dạng β-Ni với mạng lập phương tâm diện.
2.2. Đơn chất:
2.2.1. Tính chất vật lí:
Cả ba nguyên tố Fe, Co, Ni đều là những kim loại có màu trắng, có ánh kim. Fe và Co
có màu xám, cịn Ni có màu trắng bạc. Một số thông số vật lý quan trọng của Fe, Co và
Ni được trình bày trong bảng dưới đây:
- 10 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Bảng: Một số thơng số vật lí của các ngun tố họ Sắt
Tính chất

Fe

Co

Ni

Khối lượng riêng (g/cm3)

7,9

8,9

8,9

Nhiệt độ nóng chảy (Tnc, oC)

1539

1495

1455

Nhiệt độ sôi (Ts, oC)

2740

2900

2730

Nhiệt thăng hoa

418

425

424

Độ cứng ( thang Mo-xơ)

4-5

5,5

5

Độ dẫn điện (Hg=1)

10

10

14

Độ dẫn nhiệt (Hg=1)

10

8

7

Độ âm điện (theo pauling)

1,8

1,7

1,8

Sắt và niken dễ rèn, dễ dát mỏng trong khi đó coban là kim loại cứng và giịn.
Điều khác biệt giữa các nguyên tố này so với các kim loại khác là ở điều kiện thường
cả ba nguyên tố Fe, Co và Ni đều là những chất sắt từ - tức là bị nam châm hút. Tuy
nhiên, trong 4 dạng thù hình của sắt chỉ có α-Fe mới có tính sắt từ. Điều này có nghĩa ở
sắt tính sắt từ chỉ thể hiện đến 770oC còn ở nhiệt độ cao hơn Fe hồn tồn bị mất từ tính
mặt dù mạng tinh thể khơng thay đổi.
Coban có tính sắt từ ở nhiệt độ 1075oC, cịn niken thì ở nhiệt độ thấp hơn khoảng
362oC. Tương tự như Fe, trên những nhiệt độ đó thì tính sắt từ của coban và niken sẽ mất.
Ngồi tính chất bị nam châm hút thì các chất có tính sắt từ dưới tác dụng của dòng điện
sẽ trở thành nam châm. Tuy nhiên, đối với sắt nguyên chất chỉ tác dụng như một nam
châm khi chịu tác dụng của dòng điện, còn thanh thép khi đã nam châm hố thì sau đó
vẫn tác dụng như một nam châm vĩnh cửu.
2.2.2. Tính chất hố học:
Fe, Co, Ni là những kim loại hoạt động trung bình. Tác dụng được với nhiều đơn chất
và hợp chất. Hoạt tính hoá học giảm dần từ Fe đến Ni. Chẳng hạn, Fe dễ dàng bị oxi hố
trong khơng khí ẩm trong khi đó Co bền ở điều kiện thường, đun nóng đến 300oC mới bắt
đầu bị oxi hố, cịn Ni ở nhiệt độ cao hơn khoảng 500oC.
- 11 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Ở điều kiện thường nếu khơng có hơi ẩm, tất cả chúng đều có một lớp màng oxit mỏng
bảo vệ nên chúng không tác dụng rõ rệt với các phi kim điển hình như: O2, S, Cl2, Br2.
Nhưng khi đun nóng, phản ứng xảy ra mãnh liệt nhất là kim loại ở trạng thái chia nhỏ.

Cả ba kim loại đều không phản ứng trực tiếp với hidro, nhưng ở trạng thái bột nhỏ và
nhiệt độ cao xảy ra hiện tượng hấp thụ hidro với lượng lớn. Chẳng hạn, 100g γ-Fe ở nhiệt
độ 1540oC có thể hồ tan 18 g H2. Đối với coban, sự hấp thụ hidro kém hơn, ở 1200oC
100g coban chỉ hoà tan 5,46 cm3 hidro. Đặc biệt, niken hấp thụ mạnh hidro, khả năng đó
cho phép niken làm xúc tác trong q trình hidro hố các chất hữu cơ.
Ở điều kiện thường sắt, coban, niken đều bền với khơng khí và nước.
Khi nung bột Fe trong khơng khí hoặc trong oxi tạo ra Fe3O4:
t
3Fe + 2O2 
 Fe3O4
Tương tự, Co bị oxi hoá tạo Co3O4 và Ni ở 500oC tạo NiO.
o

Trong khơng khí ẩm, ở sắt có lẫn tạp chất có hiện tượng ăn mịn bề mặt hay gỉ sắt theo
phương trình:
4Fe + 3O2 + 2xH2O → 2[Fe2O3.xH2O]
Cả ba kim loại đều phản ứng mạnh mẽ với các halogen. Khi đun nóng sắt kim loại với
các halogen thu được Fe(III) halogenua khan FeX3, chẳng hạn:
t
2Fe + 3Cl2 
 2FeCl3
Tuy nhiên, khi nghiền bột iot và bột sắt tạo ra sản phẩm có thành phần là Fe3I8
o

(2FeI3.FeI2).
t
 Fe3I8
3Fe +4I2 
Khác với sắt, coban và niken khi tác dụng trực tiếp với các halogen tạo ra các muối
o

tương ứng với số oxi hoá +2 của kim loại. Chẳng hạn:
t
Co + Cl2 
 CoCl2
t
 NiBr2
Ni + Br2 
Đối với các phi kim khác như S, C thì Fe, Co, Ni phản ứng tạo ra các hợp chất sunfua
o

o

MS và cacbua M3C ở nhiệt độ cao quan trọng nhất là FeS và Fe3C.
t
 FeS
Fe + S 
t
 Fe3C
3Fe + C 
Cả ba kim loại đều không phản ứng trực tiếp với N2.
o

o

Khi cho hơi nước qua Fe nóng đỏ tạo ra Fe3O4:
- 12 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

t
3Fe + 4H2O 
 Fe3O4 + 4H2
Phản ứng trên xảy ra tương tự khi cho Co và Ni nóng đỏ qua hơi nước:
o

t
Ni + H2O 
 NiO + H2
Với dung dịch kiềm, ở điều kiện thường thực tế không tác dụng với cả ba kim loại.
o

Với dung dịch axit lỗng thì Co và Ni tan chậm hơn Fe.

- Sắt tác dụng với axit loãng như HCl, H2SO4 loãng tạo ra muối Fe(II) và H2:
-

Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
Sắt khử được các ion kim loại đứng sau sắt trong dãy thế điện cực:

-

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
Khi cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nguội cũng như HNO3 đặc, nguội thì có hiện

tượng thụ động. Đối với H2SO4 đặc, nóng và HNO3, sắt bị oxi hoá thành muối Fe(III):

2Fe + 6H2SO4đặc → 2Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- Đối với Co và Ni trong HCl, H2SO4 loãng hai kim loại này phản ứng chậm hơi so
với Fe, tạo ra H2:
Co + H2SO4 → CoSO4 + H2
Ni + 2HCl → NiCl2 + H2
- Khác với Fe, Co và Ni khi tác dụng với H2SO4 đặc, nóng hay HNO3 chỉ tạo thành
muối Co2+ và Ni2+:
Ni + 2H2SO4(đặc, nóng) → NiSO4 + SO2 + 2H2O
3Co + 8HNO3 → 3Co(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2.2.3 Trạng thái tự nhiên và điều chế:
2.2.3.1. Trạng thái tự nhiên:
Sắt là một kim loại phổ biến trên trái đất. Nó vừa tập trung ở các mỏ quặng lớn vừa
nằm rải rác khắp nơi dưới dạng tạp chất trong đất, đá, trong mỏ quặng của các nguyên tố
khác, trong nước ngầm, trong cơ thể sinh vật. Khoáng vật chủ yếu của sắt là manhetit
(Fe3O4), hematit đỏ (Fe2O3), hematit nâu [Fe2O3.2Fe(OH)3], xiderit ( FeCO3), pirit sắt
(FeS2).
Trong thiên nhiên có đến 200 loại quặng khác nhau có chứa coban, nhưng những
quặng có giá trị kinh tế thì rất ít. Những quặng quan trọng là cobantit (CoAsS), linaetit
(Co3S4). Coban cũng có trong các sunfua, asenua…của niken, đồng, chì…do đó nó

- 13 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

thường được sản xuất như là đồng sản phẩm hay sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất
các nguyên tố trên. Coban đứng thứ 22 về độ phổ biến trong thiên nhiên.

Trong số các kim loại chuyển tiếp thì Ni là nguyên tố giàu thứ 7. Trong tự nhiên niken
chủ yếu nằm trong các hợp chất với asen, antimon và lưu huỳnh, trong các khoáng vật
như milerit (NiS), pentlandit (Fe,Ni)9S8, nikelin (NiAs). Niken còn được gặp dưới dạng
hợp kim với sắt trong các thiên thạch.
2.2.3.2 Điều chế:
Nguyên tắc chung để điểu chế Fe, Co, Ni là dùng dòng điện hoặc dùng chất khử để khử
các oxit kim loại ở nhiệt độ cao hoặc dùng phương pháp nhiệt phân các hợp chất kém bền.
-

Dùng H2 hoặc CO để khử các oxit:

-

4001000 C
Fe2O3 + 3H2 
2Fe + 3H2O
120500 C
CoO + H2  Co + H2O
Điện phân dung dịch muối thu được kim loại tinh khiết:

-

2NiSO4 + 2H2O → 2Ni + O2 + 2H2SO4
Nung hợp chất cacbonyl:

-

500 C
Fe(CO)5 
 Fe + 5CO

120 200o C
Ni(CO)4  Ni + 4CO
Dùng phương pháp nhiệt nhôm:

o

o

o

3300 C
3Co3O4 + 8Al 
 9Co + 4Al2O3
2700 C
3Fe3O4 + 8Al  9Fe + 4Al2O3
2.3. Hợp chất cacbonyl của Fe, Co, Ni:
o

o

Tương tự như các nguyên tố Mn, Cr, V các nguyên tố Fe, Co, Ni cũng có khả năng
phản ứng với cacbon oxit để tạo ra các hợp chất cacbonyl mà trong đó các nguyên tố
trung tâm này mang số oxi hố “0”. Dưới đây, ta sẽ tìm hiểu cấu tao và phương pháp điều
chế một vài hợp chất cacbonyl điển hình của các nguyên tố này.


Sắt Pentacacbonyl

Sắt pentacacbonyl (Fe(CO)5) là chất lỏng màu vàng, hố rắn ở -20oC, sơi ở 103oC và
rất độc. Phân tử Fe(CO)5 có cấu hình chóp kép tam giác với nguyên tử Fe ở trung tâm và

các phân tử CO ở năm đỉnh:

- 14 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

CO
CO
Fe

CO

CO
CO

Phân tử có tính nghịch từ, ngun tử Fe trong phân tử có cấu hình electron 3d8 và ở
trạng thái lai hoá dsp3. Những obitan lai hoá trống này nhận những cặp electron từ phân tử
CO tạo nên liên kết σ cho nhận và liên kết được làm bền thêm nhờ liên kết π tạo nên bởi
những cặp electron d của Fe và obitan phân tử π phản liên kết còn trống của CO.
Fe(0), 3d8

3d

4s

4p

CO CO CO CO CO
Sắt pentacacbonyl được điều chế bằng cách cho bột sắt tác dụng với khí CO ở 150200oC và 200 atm:
 Coban Octacacbonyl

Fe + 5CO → Fe(CO)5

Coban octacacbonyl (Co2(CO)8) là chất dạng tinh thể trong suốt, màu đỏ da cam. Phân
tử của cacbonyl hai nhân này có tính nghịch từ và có cấu tạo:

Trong đó mỗi nguyên tử Co tạo nên 6 liên kết: 4 liên kết σ cho nhận tạo nên từ cặp
electron trên MO-σ liên kết của CO, một liên kết σ-cho nhận tạo nên từ cặp electron d của
- 15 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Co với MO-π trống của CO và một liên kết σ tạo nên giữa hai nguyên tử Co. Như vậy, hai
liên kết σ của mối cầu CO ở đây được coi là hai liên kết cho – nhận ngược nhau: một từ
CO và một từ kim loại . Liên kết giữa Co với các phân tử CO không phải cầu còn được
làm bền thêm nhờ liên kết π - cho như trong các cacbonyl kim loại khác:
Co(0), 3d9

CO CO CO CO
Do có số lẻ electron nên Co tạo nên hợp chất cacbonyl ở dạng đime [Co(CO)4]2.
Tương tự như sắt pentacacbonyl, coban octacacbonyl cũng được điều chế bằng cách
cho bột coban tác dụng với khí CO ở 220oC và 250 atm.
 Niken tetracacbonyl
Niken tetracacbonyl (Ni(CO)4) là chất lỏng không màu, rất dễ bay hơi và hết sức độc.

Đây là hợp chất cacbonyl kim loại đơn giản nhất. Phân tử có cấu hình tứ diện đều với
nguyên tử Ni ở trung tâm và phân tử CO ở bốn đỉnh:
CO

Ni
CO

CO
CO

Phân tử có tính nghịch từ, nguyên tử Ni ở trong phân tử có cấu hình 3d10 và ở trạng thái
lai hố sp3. Những obitan lai hoá trống nhận những cặp electron từ MO-σ liên kết của CO
tạo thành liên kết σ-cho nhận và liên kết được làm bền thêm nhờ liên kết π-cho nhận được
tạo nên từ những cặp electron d của Ni và những MOπ* trống của CO:
Ni(0), 3d10

CO CO CO CO
- 16 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Niken tetracacbonyl được điều chế bằng tác dụng của bột niken với khí CO ở 60 - 80oC
và áp suất thường.
Trong phịng thí nghiệm có thể điều chế bằng cách dùng khí H2 khơ khử NiC2O4 ở
400oC, làm nguội sản phẩm phản ứng trong khí quyển H2 rồi cho tác dụng với khí CO ở
nhiệt độ thường. Hơi Ni(CO)4 được ngưng tụ trong bình lạnh làm bằng ni-tơ lỏng.
2.4. Các oxit của nguyên tố Fe, Co, Ni:

2.4.1. Sắt(II), coban(II) và niken(II) oxit (MO):
Các oxit MO (M: Fe, Co, Ni) đều kết tinh theo mạng tinh thể như NaCl. Hình dưới đây
mô tả cấu trúc tinh thể (dạng NaCl) của FeO:

Sắt(II) oxit là chất bột màu đen, được điều chế bằng cách dùng H2 để khử Fe2O3 ở
300oC:
300o C

Fe2O3 + H2  FeO + H2O
FeO không tan trong nước, nhưng có phản ứng với H2O đặc biệt khi đun nóng. Sau khi
nung nóng mạnh FeO trở nên trơ. FeO là oxit bazơ, dễ tan trong axit, khó tan trong dung
dịch kiềm.
Coban(II) oxit là chất rắn màu xanh, nóng chảy ở 1810oC tạo ra khi nung Co(OH)2,
CoCO3 hay Co(NO3)2 trong bầu khí trơ hay chân khơng:
t
 CoO + H2O
Co(OH)2 
t
 CoO + CO2
CoCO3 
t
 2CoO +4NO2 + O2
2Co(NO3)2 
Niken(II) oxit là chất rắn màu xanh, được tạo ra khi nhiệt phân Ni(OH)2, NiCO3,
o

o

o

Ni(NO3)2:
t
 NiO + H2O
Ni(OH)2 
o

t
NiCO3 
 NiO + CO2
o

t
 2NiO + 4NO2 + 1O2
2Ni(NO3)2 
o

- 17 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Tương tự FeO, CoO và NiO khi đun nóng dễ bị khử thành kim loại bởi H2, CO, C,
Al…
t
NiO + H2 
 Ni + H2O
t
CoO + C 

 Co + CO
Các oxit MO không tan trong nước, tan dễ dàng trong dung dịch axit.
o

o

Chỉ có CoO thể hiện rõ hơn tính lưỡng tính, nó tan trong dung dịch kiềm mạnh, đặc và
nóng tạo nên dung dịch màu xanh lam chứa ion [Co(OH)4]2-.
2.4.2. Sắt(III), coban(III), niken(III) oxit ( M2O3):
Các oxit Fe2O3, Co2O3, Ni2O3 là những chất bột không tan trong nước. Fe2O3 có màu
nâu đỏ, Co2O3 có màu đen, chưa xác định được Ni2O3.
Sắt(III) oxit và coban(III) oxit được điều chế bằng cách nhiệt phân các hidroxit,
cacbonat hay nitrat trong khơng khí. Chẳng hạn:
500 C
 2Fe2O3 + 4CO2
4FeCO3 + O2 
700 C
4Fe(NO3)3  2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
180 C
 2Co2O3 + 8NO2 + O2
4Co(NO3)2 
Sắt(III) oxit có những dạng đa hình giống với nhơm oxit: Fe2O3-α là một tinh thể lập
o

o

o

phương tồn tại trong thiên nhiên dưới dạng khoáng vật hematit, Fe2O3-γ là tinh thể lập
phương giống Al2O3-γ. Người ta nhận thấy rằng dạng α của sắt(III) oxit có tính thuận từ

cịn dạng γ có tính sắt từ.
Cả hai oxit đều bền với nhiệt: Fe2O3-α nóng chảy khoảng 1550oC, tinh thể Co2O3 phân
huỷ ở 265oC tạo Co3O4.
Các oxit M2O3 có thể bị H2, CO, Al hay chính bản thân chúng (Fe hay Co) khử đến
M3O4, MO hay thậm chí là kim loại:
125 C
 2Co3O4 + H2O
3Co2O3 + H2 
300 C
Co3O4 + H2  3CoO + H2O
CoO + H2 → Co + H2O
Coban(III) oxit là chất oxi hoá mạnh: tác dụng với với axit clohidric giải phóng khí clo
o

o

và tác dụng với axit sunfuric giải phóng oxi:
Co2O3 + 6HCl → 2CoCl2 + 3H2O + Cl2
2Co2O3 + 4H2SO4 → 4CoSO4 + H2O + O2
Sắt(III) oxit có thể tan trong kiềm nóng chảy tạo nên ferit:
- 18 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Fe2O3 + 2NaOH → 2NaFeO2 + H2O
Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2
2.4.3. Oxit hỗn hợp M3O4:

Các oxit M3O4 là những chất ở dạng tinh thể lập phương, có tính bán dẫn. Fe3O4 có
màu đen và ánh kim, giịn, tồn tại trong thiên nhiên dưới dạng khoáng vật manhetit (oxit
sắt-từ), Co3O4 cũng có màu đen.
Oxit sắt - từ Fe3O4 được điều chế bằng cách nung nóng Fe2O3 ở nhiệt độ trên 1450oC
hay Fe3O4 cũng được tạo ra khi cho luồng hơi H2O hoặc CO2 qua sắt nung đỏ:
t
6Fe2O3 
 4Fe3O4 + O2
t
3Fe + 4CO2 
 Fe3O4 + 4CO
Hay đơn giản là nung sắt trong khơng khí, nhưng phản ứng này ngồi Fe3O4 cịn có các
o

o

sản phẩm khác như FeO và Fe2O3:
t
3Fe + 2O2 
 Fe3O4
Fe3O4 tác dụng hoàn toàn với axit như HCl, H2SO4 loãng dư tạo hỗn hợp muối Fe(II)
o

và Fe(III):
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Với các axit như H2SO4 đặc nóng, HNO3 lỗng bị oxi hoá lên Fe3+:
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Fe3O4 bị các chất khử như Al, CO, H2 khử thành kim loại:
3Fe3O4 + 8Al → 9Fe + 4Al2O3
Co3O4 được tạo ra khi nung coban(II) nitrat:

3Co(NO3)2 → Co3O4 + 6NO2 + O2
Hay khi nung CoO trong khơng khí:
6CoO + O2 → 2Co3O4
Co3O4 bị H2 khử thành kim loại khi nung nóng:
Co3O4 + 4H2→ 3Co + 4H2O
Nó tác dụng với axit tạo ra muối Co(II) và clo:
Co3O4 + 8HCl → 3CoCl2 + Cl2 + 4H2O
2.5. Các hidroxit của nguyên tố Fe, Co, Ni:
2.5.1. Sắt(II), coban(II) và niken(II) hidroxit:
Các hidroxit M(OH)2 là các chất kết tủa không nhầy, không tan trong nước, có kiến
trúc lớp.

- 19 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Fe(OH)2 có màu trắng nhưng trong khơng khí nhanh chóng chuyển thành hidroxit hỗn
hợp Fe(OH)2.Fe(OH)3 màu lục rồi bị biến thành Fe(OH)3 có màu đỏ nâu.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Co(OH)2 có màu hồng, ở trong khơng khí tương tự như Fe(OH)2 chuyển chậm thành
Co(OH)3 màu nâu.
Ni(OH)2 là chất rắn, màu lục, bền với khơng khí và chỉ biến đổi khi tác dụng với các
chất oxi hoá mạnh. Chẳng hạn nó bị oxi hố trong dung dịch nước brom:
2Ni(OH)2 + Br2 + 2H2O → 2Ni(OH)3 + 2HBr
Khi nung trong điều kiện khơng có khơng khí, nhất là Fe(OH)2, chúng mất nước tạo
thành các oxit:
t

Fe(OH)2 
 FeO + H2O
t
Ni(OH)2 
 NiO + H2O
Các hidroxit M(OH)2 tan dễ dàng trong axit tạo muối M2+:
o

o

Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O
Co(OH)2 + H2SO4 → CoSO4 + 2H2O
Fe(OH)2 và Co(OH)2 tan được trong dung dịch kiềm mạnh:
Co(OH)2 + 2NaOHđặc → Na2[Co(OH)4]
Fe(OH)2 không tan trong dung dịch amoniac. Co(OH)2, Ni(OH)2 tan trong dung dịch
amoniac đặc, dư và trong dung dịch muối amoni do tạo ra phức chất amoniacat:
Co(OH)2 + 6NH3 → [Co(NH3)6](OH)2
Ni(OH)2 + 6NH3 →[Ni(NH3)6](OH)2
Phương pháp chung để điều chế các hiroxit trên là cho muối tác dụng với dung dịch
kiềm mạnh:
M2+ + 2OH- → M(OH)2.
Chẳng hạn:
FeCl2 + NaOH → Fe(OH)2 + H2O
Co(NO3)2 + NaOH → Co(OH)2 + H2O
2.5.2. Sắt(III), coban(III), niken(III) hidroxit:
Các hidroxit M(OH)3 là các chất có thành phần khơng đổi M2O3.nH2O, tuy nhiên ta vẫn
biểu diễn bằng công thức M(OH)3.
Sắt(III) hidroxit là chất kết tủa màu nâu đỏ được tạo ra khi cho dung dịch kiềm, dung
dịch amoniac hay dung dịch cacbonat tác dụng với muối Fe(III):
FeCl3 + 3NH3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3NH4Cl

- 20 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
Khi đun nóng đến 500 – 700oC, hidroxit này sẽ mất nước hoàn toàn tạo thành Fe2O3.
t
2Fe(OH)3 
 Fe2O3 + 3H2O
Tính chất chủ yếu của sắt(III) hidroxit là tính bazơ, nhưng bên cạnh tính bazơ Fe(OH)3
o

cịn thể hiện tính axit yếu.
Fe(OH)3 có thể tác dụng với dung dịch kiềm đặc, nóng:
Fe(OH)3 + NaOH → NaFeO2 + 2H2O
Coban(III) hidroxit là chất bột màu nâu đen, tạo ra khi oxi hoá Co(OH)2 bằng khơng
khí hoặc oxi hố nhanh các muối Co(II) khi cho tác dụng với các chất như NaClO, Cl2,
Br2,…
2CoCl2 + NaClO +4NaOH + H2O → 2Co(OH)3 + 5NaCl
2CoCl2 + H2O2 + 4NaOH → 2Co(OH)3 + 4NaCl
Niken(III) hidroxit là chất bột màu đen, tạo ra khi oxi hoá Ni(OH)2 bằng oxi khơng khí
hoặc bằng brom trong mơi trường kiềm tương tự như Co(OH)3.
Khi nung nóng, Co(OH)3, Ni(OH)3 mất dẫn nước biến thành các oxit. Chẳng hạn,
Co(OH)3 biến thành Co3O4 và đến 940oC thì có thể tạo thành CoO:
t
t
t

Co(OH)3 
 CoOOH 
 Co3O4 
 CoO
Co(OH)3 tan trong kiềm đặc, nóng tương tự như Fe(OH)3:
o

o

o

Co(OH)3 + 3KOH → K3[Co(OH)6]
Co(OH)3, Ni(OH)3 là chất oxi hoá mạnh tác dụng với dung dịch HCl giải phóng khí
clo, trong các axit khác giải phóng khí O2 và tạo thành muối M(II). Chẳng hạn:
2Ni(OH)3 + 6HCl → 2NiCl2 + Cl2 + 6H2O
2.6. Muối sắt(II), coban(II) và niken(II):
2.6.1. Các halogenua của Fe(II), Co(II), Ni(II):
Sắt(II) florua và clorua không thể được điều chế trực tiếp từ đơn chất. Cả hai muối trên
ở dạng khan được điều chế bằng cách cho hidro halogenua tác dụng với sắt nung nóng:
t
 FeF2 + H2
Fe + 2HF 
FeCl2 cũng được điều chế bằng cách nung muối kép FeCl2.NH4Cl hay (NH4)2FeCl4
o

trong điều kiện không có khơng khí:
t
 FeCl2 +2HCl + 2NH3
FeCl2.2NH4Cl 
FeCl2 là chất kết tinh màu trắng, ở nhiệt độ 1500oC ứng với công thức FeCl2, nhiệt độ

o

thấp hơn ứng với công thức Fe2Cl4.
- 21 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Tinh thể hidrat hoá FeCl2.4H2O tạo ra khi làm bay hơi dung dịch sau khi cho sắt tác
dụng với axit HCl. Tinh thể màu lam, để ngồi khơng khí có màu lục vì bị oxi hố một
phần. Khi đun nóng nhẹ chuyển thành FeCl2.2H2O.
FeCl2 bị oxi hố thành Fe2O3 và FeCl3 khi đun nóng trong khơng khí:
t
12FeCl2 + 3O2 
 2Fe2O3 + 8FeCl3
Sắt(II) bromua và iotua được điều chế trực tiếp bằng cách cho Fe tác dụng với Br2 và
o

I2 :
t
Fe + Br2 
 FeBr2
t
Fe + I2  FeI2
FeBr2 dạng hình vảy màu vàng lục, hút ẩm. Khi nung đến 300oC chuyển thành Fe2O3.
o

o

Coban(II) clorua được điều chế bằng cách nung coban trong luồng khí clo:
t
Co + Cl2 
 CoCl2
Dạng khan là chất bột màu xanh lơ, hấp thụ mạnh hơi H2O tạo ra CoCl2.6H2O. Muối
o

CoCl2.6H2O bị mất một phần nước kết tinh kèm theo sự thay đổi màu sắc khá rõ rệt:

Khi cho H2O tác dụng lên CoCl2 khan quá trình xảy ra ngược lại. Sự thay đổi màu sắt
đó được dùng trong các ẩm kế để xác định độ ẩm của khơng khí.
Coban(II) florua và bromua được điều chế bằng cách cho coban(II) cacbonat tác dụng
với axit tương ứng. Chẳng hạn:
CoCO3 + 2HF → CoF2 + CO2 + H2O
Còn coban(II) iotua được điều chế trực tiếp từ các đơn chất:
Co + I2 → CoI2
Niken(II) clorua được điều chế trực tiếp bằng cách cho niken tác dụng với nước cường
thuỷ hoặc cho tác dụng với clo nung nóng:
3Ni+ 2HNO3 + 6HCl → 3NiCl2 + 2NO + 4H2O
t
 NiCl2
Ni + Cl2 
Niken(II) bromua và ioiua được điều chế bằng phản ứng trực tiếp từ đơn chất:
o

Ni + Br2 → NiBr2
Còn niken(II) florua được điều chế bằng cách nhiệt phân florua kép niken và amoni.

- 22 -

Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

2.6.2. Các muối sunfat của Fe(II), Co(II), Ni(II):
Sắt(II) sunfat là muối quan trọng nhất trong thực tế, ở dạng lỏng tinh thể có thành phần
FeSO4.7H2O.
Trong cơng nghiệp nó được điều chế bằng cách dùng oxi của khơng khí và H2O oxi
hoá pirit Fe(II) ở nhiệt độ thường:
2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4
Trong phịng thí nghiệm được điều chế bằng cách hoà tan Fe tinh khiết bằng dung dịch
H2SO4 loãng:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Kết tinh từ dung dịch nước tạo ra tinh thể màu xanh lam [Fe(OH)6]SO4.H2O. Khi nung
nóng tạo ra muối khan màu trắng và khi nung nóng mạnh tạo ra Fe2O3:
t
4FeSO4 
 2Fe2O3 + 4SO2+ O2
FeSO4 tạo ra dung dịch màu nâu tối khi tác dụng với khí NO do tạo ra phức nitrozo
o

Fe(II) sunfat:
FeSO4 + NO → [Fe(NO)]SO4
Sắt(II) sunfat bị oxi hoá chậm khi để trong khơng khí, tuỳ vào mơi trường mà sản phẩm
tạo thành là muối Fe(III) hay muối bazơ:
4FeSO4 + O2+ 2H2O → 4Fe(OH)SO4
4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O
FeSO4 là chất khử tốt, khử được muối Ag+ và muối Au3+ thành kim loại:

Fe2+ + Ag+ → Ag + Fe3+
3Fe2+ + Au3+ → Au + 3Fe3+
Coban(II) sunfat được điều chế bằng cách cho kim loại, oxit, hidroxit tác dụng với
H2SO4. Chẳng hạn:
CoO + H2SO4 → CoSO4 + H2O
CoSO4 kết tinh từ dung dịch ở dạng CoSO4.7H2O màu đỏ son. Để trong khơng khí
khơng bị biến đổi nhưng khi nung nóng mạnh thì ban đầu mất nước trở thành muối khan
CoSO4 màu đỏ và sau đó bị phân huỷ thành Co3O4:
t
 Co3O4 + SO2 + 2SO3
3CoSO4 
CoSO4 dễ tan trong nước nhưng khơng tan trong rượu. CoSO4 có khả năng tạo thành
o

muối kép với kim loại kiềm và amoni như amoni coban(II) sunfat màu đỏ có cơng thức
tương ứng (NH4)2SO4.CoSO4.6H2O.
- 23 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

Ngồi ra, nó cịn có thể tạo ra muối bazơ: dạng màu xanh có thành phần
CoSO4.3Co(OH)2 và dạng màu tím có thành phần 2CoSO4.3Co(OH)2.5H2O
Niken(II) sunfat được điều chế bằng cách hoà tan niken, oxit hoặc hidroxit trong axit
H2SO4, chẳng hạn:
Ni(OH)2 + H2SO4 → NiSO4 + H2O
Kết tinh từ dung dịch nước ở nhiệt độ thấp hơn 32oC tạo ra tinh thể NiSO4.7H2O màu
xanh. Tác dụng với khí NH3 tạo thành amoniacat:

NiSO4 + 6NH3 → [Ni(NH3)6]SO4
Tương tự như CoSO4, NiSO4 cũng có khả năng tạo muối kép với các kim loại kiềm
như: K2SO4.NiSO4.6H2O.
2.7. Muối sắt(III), coban(III), niken(III):
Sắt(III) tạo nên muối với đa số anion, trừ những anion có tính khử, coban(III) chỉ tạo
nên rất ít muối đơn giản cịn niken(III) không tạo nên muối.
2.7.1. Các halogenua của Fe(III) và Co(III):
Sắt(III) clorua thu được khi cho khí clo khơ qua bột sắt nung nóng:
t
2Fe + 3Cl2 
 2FeCl3
FeCl3 khan là những tinh thể màu hung đen dạng vảy hoặc phiến, có màu đỏ lựu trong
o

ánh sáng truyền qua và có màu lục trong ánh sáng phản chiếu. Nóng chảy ở 300oC thành
chất lỏng linh động, sôi và phân huỷ một phần ở 310oC.
Ở trạng thái khí và ở 700oC, sắt(III) clorua ở dạng đime Fe2Cl6 giống với Al2Cl6 và ở
trên 700oC Fe2Cl6 phân huỷ thành monome FeCl3:

Trong khơng khí, FeCl3 dễ bị chảy rửa, nhưng khi nung FeCl3 trong khơng khí hoặc
cho luồng hơi nước đi qua sẽ chuyển thành Fe2O3:
t
 2Fe2O3 + 6Cl2
4FeCl3 + 3O2 
t
 Fe2O3 + 6HCl
2FeCl3 + 3H2O 
Sắt(III) bromua màu đỏ hung, cũng được điều chế tương tự FeCl3:
o

o

- 24 -


Tiểu luận học phần Hố Vơ cơ – SVTH: Ngơ Văn Bản

2016

t
2Fe + 3Br2 
 2FeBr3
Dạng khan có màu nâu đỏ, dạng hidrat hố FeBr3.6H2O là những tinh thể có màu lục
o

thẫm. Cả hai dạng đều dễ tan trong nước. Khi nung ở nhiệt độ cao FeBr3 bị phân huỷ dễ
hơn so với FeCl3:
2FeBr3 ⇌ 2FeBr2 + Br2
Sắt(III) iotua không bền ngay ở nhiệt độ thường, chỉ bền trong cân bằng với lượng dư
lớn FeI2:
2FeI3 ⇌ 2FeI2 + I2
Coban(III) florua bền nhất trong các halogenua của Co(III). CoF3 là chất bột màu hung
lục có thể điều chế bằng cách cho flo tác dụng với CoF2 ở 300oC:
300 C
2CoF2 + F2 
 2CoF3
Nước tinh khiết phân huỷ CoF3 thành Co(OH)3:
o

CoF3 + 3H2O → Co(OH)3 + 3HF

Coban(III) clorua rất không bền. Khi cho Co(OH)3 tác dụng với HCl không thu được
CoCl3 do phản ứng:
2Co(OH)3 + 6HCl → 2CoCl2 + Cl2 + 6H2O
Nhưng có thể được điều chế bằng cách cho Co2O3 tác dụng với hidro clorua trong bóng
tối ở -5oC dưới lớp ete khô.
2.7.2. Các sunfat của Fe(III) và Co(III):
Sắt(III) sunfat được điều chế bằng cách hoà tan oxit sắt(III), hidroxit sắt(III) trong
H2SO4 lỗng hoặc dùng H2SO4 đặc, nóng oxi hố các hợp chất sắt(II):
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
2FeSO4 + 2H2SO4đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O
Ở trạng thái khan là chất bột màu trắng hoặc vàng nhạt, hút ẩm mạnh, để ngồi khơng
khí sẽ chảy rửa thành chất lỏng màu hung.
Tạo nên với nước một số hidrat hoá như: Fe2(SO4)3.9H2O và Fe2(SO4)3.10H2O.
Sắt(III) sunfat có khả năng tạo ra muối kép M.Fe(SO4)2.12H2O được gọi là phèn sắt.
Quan trọng hơn cả là phèn sắt – amoni có cơng thức NH4.Fe(SO4)2.12H2O và phèn sắt –
kali (K. Fe(SO4)2.12H2O) được dùng làm chất cầm màu vải.
Coban(III) sunfat được điều chế bằng cách điện phân dung dịch đặc CoSO4 trong
H2SO4, thu được tinh thể mỏng hình kim màu xanh nhạt, ở anot đã làm lạnh đến 0oC, có
- 25 -