Tính chất vật lý của sắt

Tính chất vật lý của sắt được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Nêu tính chất vật lý của sắt?

- Tính chất vật lí của Sắt.

+ Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.

+ Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (800⁰C) sắt mất từ tính

I. Tìm hiểu về sắt

1. Vị trí của Sắt trong bảng HTTH

- Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

- Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.

- Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe:

Fe²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶

Fe³⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

2. Tính chất vật lý của Sắt

- Sắt (Fe) có nguyên tử khối bằng 56 đvC, có những tính chất vật lý sau:

+ Sắt là kim loại nặng, có màu trắng xám và ánh kim

+ Sắt có tính dẻo, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt nhưng kém hơn Sắt

+ Sắt có tính nhiễm từ

+ Khối lượng riêng: 7,86 g/cm³

+ Nhiệt độ nóng chảy: 1539 °C

II. Tính chất hóa học của sắt

- Sắt là kim loại có tính khử trung bình, tùy theo các chất oxi hóa mà sắt có thể bị oxi hóa lên mức +2 hay +3.

Fe → Fe²⁺ + 2e

Fe → Fe³⁺ + 3e

1. Tác dụng với phi kim

Tác dụng với oxi

Khi đốt nóng đỏ, sắt cháy trong oxi tạo thành oxit sắt từ Fe₃O₄ (hỗn hợp FeO và Fe₂O₃ có số mol bằng nhau).

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ (oxit sắt từ, sắt có hóa trị II và III)

Tác dụng với phi kim khác

- Ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng với nhiều phi kim khác như clo, lưu huỳnh, brom tạo thành muối sắt tương ứng.

- Thí nghiệm: Cho dây sắt đã được nung nóng đỏ vào lọ đựng khí clo.

- Hiện tượng: Sắt cháy sáng tạo thành khói màu nâu đỏ.

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Fe + S → FeS:

- Ngoài Oxi (O) và Lưu huỳnh (S), sắt có thể tác dụng được với nhiều phi kim khác như Cl₂, Br₂,… tạo thành muối.

2. Sắt tác dụng với Axit

- Sắt tác dụng với HCl, H₂SO₄ loãng tạo thành muối sắt (II) và giải phóng H₂.

Fe + 2HCl loãng → FeCl₂ + H₂↑

Fe + 2H₂SO₄ loãng → FeSO₄ + H₂↑

Chú ý: Sắt Fe không phản ứng với axit HNO₃ đặc, nguội và axit H₂SO₄ đặc, nguội; do ở nhiệt độ thường, sắt tạo ra lớp oxit bảo vệ kim loại trở nên "thụ động", không bị hòa tan.

- Sắt tác dụng với HNO₃ đặc nóng, H₂SO₄ đặc nóng tạo thành muối sắt III

Fe + H₂SO₄ đặc,nóng → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Fe + 6HNO₃ đặc,nóng → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + H₂O

3. Tác dụng với dung dịch muối

- Sắt tác dụng với dung dịch muối của những kim loại kém hoạt động hơn trong dãy điện hoá, tạo thành dung dịch muối sắt và giải phóng kim loại trong muối

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

4. Tác dụng với nước

- Sắt hầu như không có phản ứng với nước lạnh, nhưng nếu cho Fe đi qua hơi nước ở nhiệt độ cao thì Fe khử H₂O giải phóng H₂

- Khi t⁰C < 570⁰C: 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂↑

- Khi t⁰C > 570⁰C: Fe + H₂O → FeO + H₂↑

III. Điều chế và ứng dụng của sắt

1. Điều chế sắt bằng phương pháp nhiệt luyện

- Khử oxit sắt bằng các chất khử (Al, C, CO, H₂) ở nhiệt độ cao, dùng để điều chế sắt trong công nghiệp

Fe₃O₄ + 4CO→(to) 3Fe + 4CO₂

Fe₂O₃ + 3H₂ →(to) 2Fe + 3H₂O

Fe₂O₃ + 2Al →(to) 2Fe + Al₂O₃

2. Điều chế sắt bằng phương pháp điện phân dung dịch

2FeSO₄ + 2H₂O→ 2Fe + O₂ + 2H₂SO₄

3. Ứng dụng của sắt

- Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, ngoài ra còn có một số hình thức tồn tại khác của sắt như:

IV. Giải bài tập tính chất vật lý hóa học và ứng dụng của sắt

Câu 1. Sắt có những tính chất hoá học nào? Viết các PTHH minh họa.

Bài làm:

Những tính chất hóa học của sắt:

a) Tác dụng với phi kim

– Fe tác dụng với O₂ → oxit sắt từ (hỗn hợp của FeO và Fe₂O₃):

3Fe + 2O₂ (t°) → Fe₃O₄

– Fe tác dụng với các phi kim khác như Cl₂, Br₂, S… tạo thành muối.

2Fe + 3Cl₂ (t°) → 2FeCl₃

Fe + S (t°) → FeS

2Fe + 3Br₂ (t°) → 2FeBr₃

b) Tác dụng với dung dịch axit

Sắt tác dụng với một số dd axit (HCl, H₂SO₄ loãng …) tạo thành muối sắt (II) và giải phóng khí H₂.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑

Fe + 2HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₂ + H₂ ↑

Fe + H₂SO₄ loãng → FeSO₄ + H₂ ↑

Fe không tác dụng với H₂SO₄ đặc, nguội và HNO₃ đặc, nguội.

c) Tác dụng với dung dịch muối

Sắt tác dụng với dung dịch muối của những kim loại có hoạt động hóa học yếu hơn (như Cu, Ag, Pb…) tạo ra muối Sắt và kim loại mới.

Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu ↓

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag ↓

Câu 2. Từ Fe và các hóa chất cần thiết, hãy viết các PTHH để thu được các oxit sắt riêng biệt sau đây: Fe₃O₄, Fe₂O₃ và ghi rõ điều kiện phản ứng, nếu có.

Bài làm:

a) Điều chế Fe₃O₄:

3Fe + 2O₂ (t°) → Fe₃O₄

b) Điều chế Fe₂O₃:

2Fe + 3Cl₂ (t°) → 2FeCl₃

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ ↓ + 3NaCl

2Fe(OH)₃ (t°) → Fe₂O₃ + 3H₂O

Câu 3 . Có bột kim loại Fe lẫn tạp chất Al. Hãy nêu phương pháp làm sạch sắt.

Bài làm:

- Cách 1: Dùng một miếng vải mỏng bọc lấy thanh nam châm rồi lăn nhẹ qua hỗn hợp bột Fe có lẫn Al. Do Fe có tính nhiễm từ nên bị nam châm hút. Ta làm nhiều lần cho đến khi Fe được tác hết ra khỏi hỗn hợp trên.

- Cách 2: Cho hỗn hợp trên vào dung dịch NaOH dư. Al bị hòa tan hoàn toàn trong dung dịch NaOH. Lọc lấy chất rắn còn lại, rửa sạch và sấy khô ta được Fe.

2Al + 2NaOH dư + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂ ↑

Fe + NaOH → Không phản ứng

Câu 4. Fe tác dụng được với chất nào sau đây?

a) dd muối Cu(NO₃)₂

b) H₂SO₄đặc, nguội

c) Khí Cl₂

d) dd ZnSO₄

Viết các PTHH và ghi điều kiện, nếu có.

Bài làm:

Fe tác dụng được với: dung dịch muối Cu(NO₃)₂ và khí Cl₂. Fe không tác dụng được với H₂SO₄ đặc, nguội và dung dịch ZnSO₄.

PTHH:

Fe + Cu(NO₃)₂ →Fe(NO₃)₂ + Cu ↓

2Fe + 3Cl₂ (t°) → 2FeCl₃

-------------------------------

Ngoài Tính chất vật lý của sắt đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.