Trang chủ » Hóa Học lớp 9 »
Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng những vật dụng làm bằng sắt và những hợp kim của sắt. Ngày nay cũng vậy, sắt vẫn là kim loại được sử dụng nhiều nhất. Điều này là do sắt có những tính chất vật lý và hóa học đặc biệt. Vậy những tính chất vật lý và hóa học của sắt là gì, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài viết hôm nay nhé!
tinh-chat-vat-ly-va-hoa-hoc-cua-sat
I. Tính chất vật lý và hóa học của Sắt
1. 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
2. Tính chất hóa học của Sắt
Sắt có đầy đủ tính chất hóa học đặc trưng của kim loại như:
2.1. Tác dụng với phi kim
a] Fe tác dụng với O2
Sắt tác dụng với oxi tạo thành oxit sắt từ, trong đó Fe có hóa trị [II] và [III].
3Fe + 2O2 [t°] → Fe3O4
Sắt tác dụng với oxi
sat-phan-ung-voi-oxi
b] Tác dụng với các phi kim khác
Sắt tác dụng với một số phi kim tạo thành muối.
2Fe + 3Cl2 [t°] → 2FeCl3
Fe + S [t°] → FeS
2Fe + 3Br2 [t°] → 2FeBr3
2.2. 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 + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2 ↑
Fe không tác dụng với H2SO4 đặc, nguội và HNO3 đặc, nguội.
2.3. 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 + CuSO4 → FeSO4 + Cu ↓
Fe + 2AgNO3 → Fe[NO3]2 + 2Ag ↓
Fe + Pb[NO3]2 → Fe[NO3]2 + Pb ↓
II. Ứng dụng của sắt
Sắt và hợp kim của sắt có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất.
Ứng dụng của sắt trong đời sống và sản xuất
– Vật liệu cho ngành xây dựng
– Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô và tàu thủy
– Làm đồ gia dụng và nội thất…
ung-dung-cua-sat
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 hoạ.
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 hoá 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] H2SO4 đặc, 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
Câu 5. Ngâm bột Fe dư trong 10 ml dd đồng sunfat CuSO4 1M. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc được chất rắn A và dung dịch B.
a] Cho A tác dụng với dd HCl dư. Tính khối iượng chất rắn còn lại sau phản ứng.
b] Tính thể tích dd NaOH 1M vừa đủ để kết tủa hoàn toàn dd B.
Bài làm:
PTHH:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu ↓
Do bột Fe dư nên chất rắn A gồm Fe dư và Cu. Dung dịch B là FeSO4.
Ta có:
nCuSO4 = CM x V = 1 x 0,01 = 0,01 [mol]
⇒ nCu = nFeSO4 = nCuSO4 = 0,01 [mol]
a] Cho A tác dụng với HCl dư:
Fe dư + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑
Cu + HCl → Không phản ứng
⇒ Chất rắn còn lại sau phản ứng với dd HCl là Cu và có khối lượng là:
mCu = nCu x MCu = 0,01 x 64 = 0,64 [g]
b] Phản ứng làm kết tủa dung dịch B:
2NaOH + FeSO4 → Fe[OH]2 ↓ + Na2SO4
Theo PT, ta có: nNaOH = 2 x nFeSO4 = 2 x 0,01 = 0,02 [mol]
⇒ Thể tích dung dịch NaOH 1M cần dùng là:
VNaOH = nNaOH/CM NaOH = 0,02 / 1 = 0,02 lít = 20 ml.
Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi “Nêu tính chất hóa học của sắt? Điều chế, ứng dụng?” và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn Hóa học 9 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.
Trả lời câu hỏi: Nêu tính chất hóa học của sắt? Điều chế, ứng dụng?
-Tính chất hóa học
+ Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.
+ Sắtcótínhnhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao [8000C]sắtmất từtính. t0nc= 15400C.
+Sắtlà kim loại nặng, khối lượng riêng D = 7,86g/cm3.
-Điều chế
+ Sắt được điều chế theo phương pháp nhiệt luyện.
Fe2O3+ 3CO → 2Fe + 3CO2
- Ứng dụng
+ Phần lớn sắt được sử dụng để luyện thép, gang.
+ Ứng dụng trong nhiều vật dụng đời sống như oto, xe máy……
Kiến thức mở rộng về Sắt
I. Cấu tạo và vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn
- 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
II.Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí
1. Trạng thái tự nhiên
- Trong tự nhiên, người ta chỉ gặp sắt tự do trong các mảnh thiên thạch. Nhưng hợp chất của sắt tồn tại dưới dạng quặng thì rất phong phú, có rải rác nhiều nơi trên Trái Đất [sắt chiếm 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai sau nhôm].
- Dưới đây là một số quặng sắt quan trọng trong tự nhiên:
- Quặng hematit, có hai loại:
+ Hematit đỏ, chứa Fe2O3khan.
+ Hematit nâu, chứa Fe2O3.nH2O
- Quặng manđehit chứa Fe3O4là quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm có trong tự nhiên.
- Quặng xiđehit chứa FeCO3
- Quặng pirit chứa FeS2, có nhiều trong tự nhiên.
- Quặng sắt có giá trị sản xuất gang là manđehit và hematit.
2. Tính chất vật lí
- 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. T0nc= 15400C.
III. Tính chất hóa học
1. Sắt tác dụng với phi kim.
- Sắt tác dụng với phi kim: Halogen [Br2, I2,Cl2,….], O2, S, …
a] Sắt tác dụng với halogen: [Điều kiện: đun nóng] → Tạo thành muối Sắt [III] halogen.
Phương trình tổng quát: 2Fe + 3X2→ 2FeX3
Ví dụ: 2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3
Lưu ý:Sắt tác dụng với I2→ Tạo thành muối Sắt [II] Iotua [điều kiện: đung nóng]
Fe + l2→ Fel2
b] Sắt tác dụng với Oxi → Tạo thành oxit sắt từ [Fe3O4]
3Fe + 2O2→ Fe3O4[điều kiện: đun nóng]
c] Sắt tác dụng với Lưu huỳnh:
Fe + S → FeS [điều kiện: nhiệt độ]
2. Sắt tác dụng với dung dịch axit.
- Sắt tác dụng với dung dịch axit: HCl, H2SO4 loãng, HNO3, H2SO4 đặc, nóng
a] Sắt tác dụng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng,….
Fe + 2HCl → FeCl2+ H2
Fe + H2SO4 loãng→ FeSO4+ H2
b] Sắt tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc, nóng
Fe + 6HNO3→ Fe [NO3]3+ 3NO2+ 3H2O
2Fe + 6H2SO4 đ,n→ Fe2[SO4]3+ 3SO2+ 6H2O
Chú ý: Fe thụ động với HNO3, H2SO4 đặc, nguội
3. Sắt đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối.
- Sắt đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối tạo thành muối sắt tương ứng và giải phóng kim loại mới.
Fe + Cu [NO3]2→ Fe [NO3]2+ Cu
4. Sắt hầu như không tác dụng với nước lạnh.
- Sắt hầu như không tác dụng với nước lạnh, chỉ tác dụng khi đun nóng ở nhiệt độ cao.
- Ở nhiệt độ cao < 5700 độ C thì sắt mới tác dụng với H2O:
3Fe + 4H2O → Fe3O4+ 4H2
IV. Giải bài tập SGK Hóa 9 trang 60
Bài 1 trang 60 SGK Hóa 9: Sắt có những tính chất hoá học nào? Viết các phương trình hoá học minh hoạ.
Đáp án
1. Tác dụng với phi kim
a] Tác dụng với oxi.
3Fe + 2O2→Fe3O4[oxit sắt từ, sắt có hóa trị II và III]
b] Tác dụng với phi kim khác.
2Fe + 3Cl2→2FeCl3
Lưu ý: Fe tác dụng với clo chỉ cho Fe[III] clorua [không cho Fe[II] clorua]
2. Tác dụng với dung dịch axit:
Sắt tác dụng với HCl, H2SO4loãng tạo thành muối sắt [II] và giải phóng H2.
Fe + 2HCl → FeCl2+ H2↑
Bài 2 trang 60 SGK Hóa 9: Từ sắt và các hoá chất cần thiết, hãy viết các phương trình hoá học để thu được các oxit riêng biệt: Fe3O4, Fe2O3và ghi rõ điều kiện phản ứng, nếu có.
Đáp án
a] 3Fe + 2O2→ Fe3O4
b] 2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3
FeCl3+ 3NaOH → 3NaCl + Fe[OH]3
2Fe[OH]3→ Fe2O3+ 3H2O
Bài 3 trang 60 SGK Hóa 9: Có bột kim loại sắt lẫn tạp chất nhôm. Hãy nêu phương pháp làm sạch sắt.
Đáp án
Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, nhôm bị hòa tan hết, còn sắt không phản ứng:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2+ 3H2
Lọc bỏ dung dịch, chất rắn thu được là Fe.
Bài 4 trang 60 SGK Hóa 9: Sắt tác dụng được với chất nào sau đây?
a] Dung dịch muối Cu[NO3]2
b] H2SO4đặc, nguội;
c] Khí Cl2
d] Dung dịch ZnSO4
Viết các phương trình hoá học và ghi điều kiện, nếu có.
Đáp án
Sắt tác dụng được với dung dịch Cu[NO3]2và khí Cl2
Fe + Cu[NO3]2—> Fe[NO3]2+ Cu
2Fe + 3Cl2—> 2FeCl3
Bài 5 trang 60 SGK Hóa 9: Ngâm bột sắt dư trong 10 ml dung dịch đồng sunfat 1M. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc được chất rắn A và dung dịch B
a] Cho A tác dụng với dung dịch HCl dư. Tính khối iượng chất rắn còn lại sau phản ứng.
b] Tính thể tích dung dịch NaOH 1M vừa đủ để kết tủa hoàn toàn dung dịch B.
Đáp án
a] Số mol CuSO4= 1.0,01 = 0,01 mol
Fe + CuSO4→ FeSO4+ Cu
Phản ứng: 0,01 0,01 → 0,01 0,01 [mol]
Chất rắn A gồm Cu và Fe dư, khi cho A vào dung dịch HCl dư chỉ có Fe phản ứng và bị hòa tan hết
Fe + 2HCl → FeCl2+ H2
Chất rắn còn lại là Cu = 0,01.64 = 0,64 gam
b] Dung dịch В có FeSO4+ NaOH?
FeSO4+ 2NaOH → Na2SO4+ Fe[OH]2
Phản ứng: 0,01 → 0,02 0,01 0,01 [mol]
VddNaOH= n/CM= 0,02/1 = 0,02 lít = 20ml