Bài giảng Sắt kim loại

ĐẶNG CÔNG ANH TUẤN
SẮT KIM LOẠI
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO
Sắt là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4, số hiệu nguyên tử 26.
Sự phân bố electron vào các mức năng lượng
1s22s22p63s23p64s23d6.
Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p63d64s2
Hay [Ar]3d64s2
Fe2+: [Ar]3d6
Fe3+: [Ar]3d5
Bán kính nguyên tử Fe : 0,162 nm.
Bán kính ion Fe2+: 0,076 nm
Bán kính ion Fe3+
Độ âm điện: 1,83
Thế điện cực chuẩn:
Tùy thuộc vào nhiệt độ sắt tồn tại mạng tinh thể lập phương tâm khối (Fea) hoặc lập phương tâm diện (Feb).
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Sắt kim loại có màu trắng hơi xám, dẻo dễ rèn, nóng chảy ở 15400C, có khối lượng riêng 7,9 g/cm3. Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và đặc biệt sắt có tính nhiễm từ.
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Sắt có tính khử trung bình, Fe có thể bị oxi hóa thành Fe(II) hoặc Fe(III).
1. Phản ứng với phi kim
Thí dụ
2. Phản ứng với axit 
a. Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng.
b. Phản ứng với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 và H2SO4 đặc.
Khi đó sắt bị oxi hóa thành Fe3+.
Nếu sắt dư, Fe phản ứng với muối sắt (III) tạo thành muối sắt (II).
Axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội không phản ứng với sắt mà còn làm cho sắt thụ động.
3. Sắt phản ứng với dung dịch muối.
Nếu AgNO3 dư thì 
4. Sắt phản ứng với hơi nước.
Ở nhiệt độ cao, sắt bị oxi hóa bởi hơi nước.
IV. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Trong tự nhiên, sắt kim loại có trong các mảnh thiên thạch.
Những hợp chất của sắt tồn tại trong các quặng sắt.
Quặng hematit đỏ chứa Fe2O3 khan.
Quặng hematit nâu chứa Fe2O3.nH2O.
Quặng manhetit chứa Fe3O4 là quặng giàu sắt nhất.
Quặng Xederit chứa FeCO3.
Quặng pirit sắt chứa FeS2.
Hợp chất sắt còn có trong hồng cầu của máu.
DẠNG TOÁN
Để m gam phoi bào sắt ngoài không khí một thời gian thu được 12 gam hỗn hợp B gồm sắt và các oxit FeO, Fe2O3, Fe3O4. Hoà tan hoàn toàn B vào dung dịch HNO3 loãng thu được 2,24 lít khí NO (đktc) duy nhất. Tính m.
@ Bài giải
Quá trình cho electron
Số mol electron cho: 
Quá trình nhận electron 
Theo định luật bảo toàn khối lượng suy ra: 
Số mol của oxi: 
Quá trình nhận electron:
Số mol của NO: 
Số mol electron nhận:
Theo định luật bảo toàn electron:
ne (cho) = ne (nhận)
Suy ra m = 10,08 gam.
Tổng quát
BÀI TẬP
Fe3+ có cấu hình electron là
1s22s22p63s23p64s23d3.
1s22s22p63s23p63d5.*
1s22s22p63s23p64s23d5.
1s22s22p63s23p63d6.
Sắt phản ứng với dãy chất nào cho dưới đây, chỉ tạo thành hợp chất Fe(II) ?
Dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch CuSO4, Cl2
Dung dịch HCl, dung dịch Fe(NO3)3, lưu huỳnh.*
Dung dịch HNO3, dung dịch AgNO3, I2
Dung dịch H2SO4 đặc, Br2, oxi.
Trong các quặng cho dưới đây, quặng nào có hàm lượng sắt nhiều nhất
Quặng hematit đỏ
Quặng hematit nâu
Quặng pirit sắt
Quặng manhetit*
Nguyên tố nào cho dưới đây có hàm lượng trong vỏ trái đất lớn nhất ?
Oxi*
Silic
Nhôm
Sắt
Cho biết phản ứng oxi hoá - khử xảy ra trong pin điện hoá Fe – Cu là: Fe + Cu2+ ® Fe2+ + Cu ; 
E0 (Fe2+/Fe) = – 0,44 V, E0 (Cu2+/Cu) = + 0,34 V. Suất điện động chuẩn của pin điện hoá Fe - Cu là 
A.	0,92 V. 	
B.	0,78 V. *	
C.	1,66 V. 	
D.	0,10 V. 
Trường hợp nào cho dưới đây, không tạo ta H2 ?
Fe phản ứng với hơi nước.
Sắt phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng.
Sắt phản ứng với dung dịch HCl.
Sắt phản ứng với dung dịch HNO3 loãng.*
Cho phản ứng hoá học: Fe + CuSO4 ® Cu + FeSO4. Để có 0,2 mol Cu thì khối lượng sắt tham gia phản ứng là:
2,8 gam
5,6 gam 
11,2 gam *
56 gam
Nung nóng hỗn hợp gồm 14 gam Fe và 16 gam S trong môi trường không có không khí được hỗn hợp chất rắn X. Biết hiệu suất phản ứng 80%. Khối lượng X là:
A. 40 gam 
B. 22 gam
C. 24 gam
D. 30 gam *
Chia m gam gồm Cu và Fe làm 2 phần. Cho phần 1 vào dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch Y và 4,48 lít H2 (đktc). Cho phần 2 (khối lượng gấp hai lần phần 1) tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng vừa đủ thu được 22,4 lít khí SO2 (đktc). Giá trị của m là:
A. 72 gam* 
B. 24 gam 
C. 48 gam
D. 36 gam
Cho hỗn hợp X chưa Fe và Cu có số mol bằng nhau, tác dụng hết với H2SO4 đặc, nóng (dư) thu được 5,6 lít khí SO2 (đktc). Khối lượng của X là:
A. 12 gam *
B. 6,0 gam
C. 15 gam
D. 24 gam
Để m gam Fe ngoài không khí sau một thời gian tạo thành 37,6 hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho toàn bộ hỗn hợp B tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu (dư) được 3,36 lít khí SO2 (đktc). Giá trị của m là:
A. 14,0 gam.
B. 19,2 gam.
C. 10,08 gam.
D. 28 gam. *
Cho hỗn hợp gồm Fe và Zn vào dung dịch AgNO3 đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X gồm hai muối và chất rắn Y gồm hai kim loại. Hai muối trong X là
A.	Fe(NO3)2 và AgNO3.	
B.	Fe(NO3)3 và Zn(NO3)2.
C.	AgNO3 và Zn(NO3)2.	
D.	Zn(NO3)2 và Fe(NO3)2.*	
Cho 0,01mol Fe vào 50ml dd AgNO3 1M. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì khối lượng Ag thu được là :
A. 5,4 gam
B. 2,16 gam
C. 3,24 gam *
D. 4,56 gam
Lấy m gam bột sắt cho tác dụng với clo thu được 16,25 gam muối sắt clorua. Hoà tan hoàn toàn cũng lượng sắt đó trong axit HCl dư, sau khi cô cạn thu được a gam muối khan. Giá trị của a là:
A. 12,7 gam *
B. 16,25 gam
C. 25,4 gam
D. 32,5 gam
Cho hỗn hợp 18,4g bột sắt và đồng vào dung dịch chứa 0,4 mol AgNO3, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 49,6g hai kim loại. Vậy khối lượng sắt và đồng trong hỗn hợp đầu lần lượt là :
A. 5,6 g và 12,8 g.*	
B. 5,6 g và 9,6 g.	
C. 11,2 g và 3,2 g.	
D. 11,2 g và 6,4 g.
Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 đặc, nóng (giả thiết SO2 là sản phẩm khử duy nhất). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được
A.	 0,05 mol Fe2(SO4)3 và 0,02 mol Fe dư.	
B.	 0,02 mol Fe2(SO4)3 và 0,08 mol FeSO4. 
C.	 0,03 mol Fe2(SO4)3 và 0,06 mol FeSO4. *	
D.	 0,12 mol FeSO4.
Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m và V lần lượt là
A. 17,8 và 4,48.	
B. 10,8 và 4,48.	
C. 10,8 và 2,24.	
D. 17,8 và 2,24.	*
Cho 6,72 gam Fe vào 400ml dung dịch HNO3 1M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hòa tan tối đa m gam Cu. Giá trị của m là
A.	0,64.	
B.	3,20.	
C.	3,84.	
D.	1,92.*	
Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3, thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là 
A.	 3,36.	
B.	 2,24. 	
C.	 5,60. 	*
D.	 4,48. 
Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H2SO4 0,5M và Na NO3 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. Giá trị tối thiểu của V là
A.	400.	
B.	120.	
C.	240.	
D.	360.*	
 Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lít hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là
A.8,98. 	*	
B.10,27. 	
C.7,25. 	
D.9,52.
Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là 
A.	 2,32.	
B.	 2,22. 	
C.	 2,52. 	*
D.	 2,62. 
Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc). Giá trị của V là 
A.	2,80. * 	
B.	3,36. 	
C.	4,48. 	
D.	3,08. 
Cho m gam hỗn hợp bột Zn và Fe vào lượng dư dung dịch CuSO4. Sau khi kết thúc các phản ứng, lọc bỏ phần dung dịch thu được m gam bột rắn. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Zn trong hỗn hợp bột ban đầu là 
A.	 85,30%. 	
B.	 82,20%. 	
C.	 90,27%. *	
D.	 12,67%.
 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Fe và Mg bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl 20%, thu được dung dịch Y. Nồng độ của FeCl2 trong dung dịch Y là 15,76%. Nồng độ phần trăm của MgCl2 trong dung dịch Y là 
A.	 11,79%. *	
B.	 28,21%. 	
C.	 15,76%. 	
D.	 24,24%.
Một hỗn hợp X gồm Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng 7:3. Lấy m (gam) hỗn hợp này cho phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy đã có 44,1 gam HNO3 phản ứng, thu được 0,73m (gam) rắn, dung dịch Y và 5,6 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và NO2. Hỏi cô cạn dung dịch Y thu được bao nhiêu gam muối khan?
A.	81 gam	 B. 42,3 gam	 C. 40,50 gam* D.20,25 gam