Bài giảng Sắt fe (tiết 3)

SẮT Fe
—–˜™
I. Mục tiêu bài học.
 Học sinh nắm được:
Nhận thức được mối quan hệ giữa vị trí của Fe trong HTTH- cấu tạo nguyên tử - tính chất hoá học.
Cấu tạo mạng tinh thể của Fe để từ đó suy ra được tính chất vật lí của Fe.
Vai trò quan trọng của sắt trong đời sống mà đặc biệt là trong kĩ thuật.
Biết dựa vào các tính chất của Fe để giải thích các ứng dụng của Fe.
II. Chuẩn bị:
Dụng cụ và hoá chất để tiến hành các thí nghiệm mô tả các tính chất của sắt.
III. Bài giảng:
Đặt vấn đề: Sắt là một kim loại đã được biết từ rất lâu và nó có rất nhiều các ứng dụng trong thực tế. Để hiểu được tại sao Fe lại là một nguyên tố có tầm quan trọng lớn như vậy chúng ta phải biết rõ được các tính chất của Fe. Bài học của chúng ta hôm nay sẽ nghiên cứu về Fe và các tính chất của nó.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Cho biết Fe có Z = 26 .Viết cấu hình e của Fe từ đó cho biết vị trí của Fe trong HTTH?
 Cho biết Fe ở dạng mạng lưới tinh thể nào?
I. Khái quát chung về nguyên tố Fe.
 - Kí hiệu nguyên tố : Fe
 - Số hiệu nguyên tử: 26
 - Nguyên tử khối: 55.847
 - Là nguyên tố họ d (vì e hoá trị đang lấp đầy vào phân lớp d).
 - Cấu hình e: 2/8/14/2 
 1s22s22p63s23p63d64s2
 - Vị trí trong bảng HTTH:
 + Chu kì IV
 + Nhóm VIIIB (vì e hoá trị ở phân lớp d).
 - Mạng lưới tinh thể: Lập phương tâm diện.
 Lấy dao cạo lớp vỏ ngoài của thanh Fe quan sát và cho biết màu sắc của Fe?
 Giải thích tại sao Fe dễ rèn, dễ kéo sợi?
 Thế nào là một chất có từ tính? Tại sao Fe lại có từ tính?
II. Tính chất vật lí.
 - Là kim loại màu trắng hơi xám, dễ rèn, dễ kéo sợi.
 tonc = 1539oC 
 tos = 2770oC
 Sắt bị nam trâm hút và dễ bị nam trâm hoá nên được dùng làm lõi của động cơ điện.
 Từ cấu hình e của Fe hãy dự đoán tính chất hoá học cơ bản của Fe.
 Giải thích tại sao các đồ dùng bằng Fe dễ bị hỏng trong không khí?
 Cho biết trạng thái oxi hoá của Fe khi phản ứng với HCl và H2SO4 loãng?
 Thế nào là hiện tượng thụ động hoá? 
 Tại sao Fe sau khi nhúng vào dung dịch HNO3 hay H2SO4 đặc, nguội thì không phản ứng với các axit nữa?
 Phản ứng thế là gì? Sắt có thể đẩy được các kim loại nào ra khỏi muối của nó? Tại sao?
 Viết các phương trình phản ứng giữa Fe và nước ở nhiệt độ cao?
III. Tính chất hoá học.
Nhận xét:
 - Khi tham gia phản ứng hoá học Fe có thể nhường 2e ở phân lớp 4s hoặc nhường thêm một số e ở phân lớp 3d chưa bão hoà (thường là 1e).
 - Sắt là một kim loại có độ hoạt động vào loại trung bình.
 - Tính chất hoá học cơ bản của Fe là tính khử và Fe có thể bị oxi hoá thành Fe+2 hoặc Fe+3 tuỳ thuộc vào chất oxi hoá tác dụng với Fe.
 1. Tác dụng với phi kim.
Tác dụng với O2 
 Sắt cháy sáng trong không khí:
 3Fe + 2O2 = Fe3O4
 Trong không khí ẩm:
 4Fe + 3O2 + nH2O = 2Fe2O3.nH2O
Fe tác dụng với pki kim khác
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Fe + S = FeS
2.Tác dụng với axit.
a.Với axit HCl, H2SO4 loãng : Fe0 chuyển lên Fe+2
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2#
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 #
 b.Với HNO3,H2SO4 đặc:
 - HNO3 và H2SO4 đặc nguội làm cho Fe bị thụ động.
 - HNO3 loãng oxi hoá Fe0 lên Fe+3.
 - HNO3 và H2SO4 đặc nóng đều oxi hoá Fe0 lên Fe+3.
Fe+4HNO3 = Fe(NO3)3+NO#+ 2H2O
2Fe + 6H2SO4 đ, nóng = Fe2(SO4)3 + 3SO2 # + 6H2O
3. Tác dụng với muối
 Fe đẩy được các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá ra khỏi muối. Trong các phản ứng này Fe chuyển lên Fe+2.
Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu
Fe + HgCl2 = FeCl2 + Hg
4.Tác dụng với nước.
 Fe ở nhiệt độ thường không tác dụng với nước nhưng vẫn phản ứng được với nước ở nhiệt độ cao.
3Fe+ 4H2O to < 5700C Fe3O4 + 4H2#
2Fe + 3H2O to >5700C Fe2O3 +3H2# 
 Sắt trong thiên nhiên tồn tại chủ yếu ở dạng nào? 
 Nêu tên các quặng quan trọng của Fe?
 Nêu phương pháp điều chế Fe tinh khiết và Fe kĩ thuật?
 Nêu các ứng dụng quan trọng của Fe? Giải thích tạo sao nó lại có các ứng dụng đó? 
IV.Trạng thái tự nhiên – phương pháp điều chế và ứng dụng.
 1.Trạng thái tự nhiên.
 - Là kim loại phổ biến nhất sau Al.
 - Tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất.
 - Những thiên thạch từ khoảng không gian của vũ trụ rơi và quả đất chủ yếu là Fe ở dạng tự do.
 - Những quặng quan trọng nhất của Fe là: 
+ Oxit sắt từ.
+ Hematit hay oxit sắt đỏ Fe2O3 
+ Limonit hay oxit sắt nâu Fe2O3.nH2O. 
+ Xiderit FeCO3.
 - Khoáng vật pirit FeS.
 2.Điều chế.
Điều chế Fe tinh khiết:
3H2 + Fe2O3 = 2Fe + 3H2O
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 3Fe
2FeSO4 +2H2O = 2Fe+ 2H2SO4 +O2#
 Sắt kĩ thuật được điều chế bằng cách khử sắt oxit ở nhiệt độ cao.
 3.Ứng dụng.
 - Sắt có vai trò sinh học quan trọng nó là thành phần của hồng cầu.
 - Hợp chất của sắt có vai trò hết sức quan trọng đối với kĩ thuật:
+ Gang xám: Dùng để đúc các bệ máy, vô lăng... 
+ Gang trắng: đựoc dung để luyên thép.
+ Thép cứng: được dùng làm dụng cụ mọi kết cấu và chi tiết máy.
+ Thép hợp kim: Có tính chất cơ học cao chịu nhiệt và không rỉ được dùng làm đường ống, các chi tiết của các độgn cơ máy bay và máy nén.
Bài tập củng cố:
Bài 1: Viết phương trình phản ứng khi cho Fe tác dụng với Cl2 và HCl?
Bài 2: Hoàn thành sơ đồ phản ứng:
Fe FeCl2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3
 FeCl3 FeO 
Bài tập về nhà: Các bài tập có trong SGK và một số bài tập trong sách bài tập