1. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn
SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT
A- ĐƠN CHẤT
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO
1. Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn
Sắt là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4, số hiệu nguyên tử là 26.
2. Cấu tạo của sắt
Nguyên tử Fe có 26 electron, được phân bố thành 4 lớp : 2e, 8e, 14e, 2e.
Sắt là nguyên tố d, có cấu hình electron nguyên tử : 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d6
4s2
hay
viết gọn là [Ar]3d6
4s2
↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓
3d6
4s2
Khi tạo ra các ion sắt, nguyên tử Fe nhường electron ở phân lớp 4s trước phân lớp 3d. Thí dụ :
Nguyên tử Fe nhường 2e ở phân lớp 4s tạo ra ion Fe2+
, có cấu hình electron :
Fe2+
: [Ar]3d6
hay [Ar] ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
3d6
4s
Nguyên tử Fe nhường 2e ở phân lớp 4s và 1e ở phân lớp 3d tạo ra ion Fe3+
, có cấu hình
electron :
Fe3+
: [Ar]3d5
hay [Ar] ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
3d5
4s
Trong hợp chất, Fe có số oxi hoá +2 hoặc +3.
3. Một số tính chất khác của sắt
Bán kính nguyên tử Fe : 0,162 (nm)
Bán kính các ion Fe2+
và Fe3+
: 0,076 và 0,064 (nm)
Năng lượng ion hoá I1, I2, và I3 : 760, 1560, 2960 (kJ/mol)
Độ âm điện : 1,65
Thế điện cực chuẩn +2
o
Fe / Fe
E : −0,44 (V)
+3
o
Fe / Fe
E : +0,77 (V)
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Sắt là kim loại có màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, nóng chảy ở nhiệt độ 1540O
C, có khối lượng
riêng 7,9 g/cm3
. Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, đặc biệt có tính nhiễm từ.
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 1 -

2. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn
Từ những đặc điểm về cấu tạo và tính chất, ta có thể nhận biết tính chất hoá học cơ bản của sắt là
tính khử trung bình : Fe có thể bị oxi hoá thành Fe2+
hoặc Fe3+
.
1. Tác dụng với phi kim
Fe khử nhiều phi kim thành ion âm trong khi đó Fe bị oxi hoá thành Fe2+
hoặc Fe3+
.
Thí dụ : Fe + S
o
t
→ FeS
3Fe + 2O2
o
t
→ Fe3O4
2Fe + 3Cl2
o
t
→ 2FeCl3
2. Tác dụng với axit
Fe khử dễ dàng ion H+
trong dung dịch axit HCl hoặc H2SO4 loãng thành hiđro đồng thời Fe bị oxi hoá
thành Fe2+
:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
Khi tác dụng với những axit có tính oxi hoá mạnh,
như HNO3 và H2SO4 đặc nóng, Fe bị oxi hoá mạnh thành ion Fe3+
(hình 7.1) :
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2O + NO↑
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2↑
Axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội không tác dụng với sắt mà còn làm cho sắt trở nên thụ động.
3. Tác dụng với dung dịch muối
Sắt khử được những ion kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá (có thế điện cực chuẩn lớn hơn −0,44
V).
Thí dụ : Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
Fe + 3AgNO3 (dư) → Fe(NO3)3 + 3Ag↓
4. Tác dụng với nước
Ở nhiệt độ cao, sắt khử được hơi nước:
3Fe + 4H2O <
→
o o
t 570 C Fe3O4 + 4H2↑
Fe + H2O >
→
o o
t 570 C FeO + H2↑
IV. QUẶNG SẮT
Quặng hematit đỏ chứa Fe2O3 khan.
Quặng hematit nâu chứa Fe2O3.nH2O
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 2 -

3. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn
Quặng manhetit chứa Fe3O4 là quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm có trong tự nhiên.
Quặng xiđerit chứa FeCO3.
Quặng pirit sắt chứa FeS2.
Quặng sắt dùng để sản xuất gang là manhetit và hematit.
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA SẮT
I. HỢP CHẤT SẮT(II)
1. Tính chất hoá học của hợp chất sắt(II)
a) Hợp chất sắt(II) có tính khử
Khi tác dụng với chất oxi hoá, các hợp chất sắt(II) bị oxi hoá thành hợp chất sắt(III). Trong các
phản ứng này, ion Fe2+
có khả năng nhường 1 electron :
Fe2+
→ Fe3+
+ 1e
Như vậy, tính chất hoá học chung của hợp chất sắt(II) là tính khử. Sau đây là những phản ứng hoá
học minh hoạ cho tính khử của hợp chất sắt(II) :
• Sắt(II) oxit bị oxi hoá bởi axit H2SO4 đặc nóng hoặc dung dịch axit HNO3 tạo thành muối sắt(III)
: 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO↑
FeO đã khử một phần HNO3 thành NO.
• Sắt(II) hiđroxit bị oxi hoá trong không khí (có mặt oxi và hơi nước) thành sắt(III) hiđroxit :
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
(trắng xanh) (nâu đỏ)
• Muối sắt(II) bị oxi hoá thành muối sắt(III) :
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
(lục nhạt) (vàng nâu)
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
(Dung dịch màu tím hồng) (dung dịch màu vàng)
Trong các phản ứng trên, Fe2+
đã khử Cl2 thành ion Cl–
hoặc khử 4MnO− thành Mn2+
.
b) Oxit và hiđroxit sắt(II) có tính bazơ
Sắt(II) oxit và sắt(II) hiđroxit có tính bazơ. Chúng tác dụng được với axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo
thành muối sắt(II).
2. Điều chế một số hợp chất sắt(II)
Sắt(II) oxit có thể được điều chế bằng cách phân huỷ sắt(II) hiđroxit ở nhiệt độ cao trong môi
trường không có không khí :
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 3 -

4. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn
Fe(OH)2 →
o
t FeO + H2O
hoặc khử sắt(III) oxit :
Fe2O3 + CO
o
500 600 C−
→ 2FeO + CO2↑
Sắt(II) hiđroxit được điều chế bằng phản ứng trao đổi ion của dung dịch muối
sắt(II) với dung dịch bazơ không có không khí (hình 7.4).
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
Fe2+
+ 2OH–
→ Fe(OH)2
Muối sắt(II) được điều chế bằng cách cho sắt hoặc các hợp chất sắt(II) như FeO, Fe(OH)2,... tác dụng với
dung dịch HCl hoặc H2SO4 loãng trong điều kiện không có không khí.
Cũng có thể điều chế muối sắt(II) từ muối sắt(III).
3. Ứng dụng của hợp chất sắt(II)
Muối FeSO4 được dùng làm chất diệt sâu bọ có hại cho thực vật, pha chế sơn, mực và dùng
trong kĩ nghệ nhuộm vải.
II. HỢP CHẤT SẮT(III)
1. Tính chất hoá học của hợp chất sắt(III)
a) Hợp chất sắt(III) có tính oxi hoá
Khi tác dụng với chất khử, các hợp chất sắt(III) sẽ bị khử thành hợp chất sắt(II) hoặc sắt tự do.
Trong các phản ứng hoá học này, ion Fe3+
có khả năng nhận 1 hoặc 3 electron, tuỳ thuộc vào chất khử
mạnh hay yếu :
Fe3+
+ 1e → Fe2+
Fe3+
+ 3e → Fe
Như vậy, tính chất hoá học chung của hợp chất sắt(III) là tính oxi hoá.
 Hợp chất sắt(III) oxi hoá nhiều kim loại thành ion dương :
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2
 Hợp chất sắt(III) oxi hoá một số hợp chất có tính khử :
2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + 2KCl + I2
b) Oxit và hiđroxit sắt(III) có tính bazơ
Sắt(III) oxit và sắt(III) hiđroxit có tính bazơ. Chúng tác dụng với axit tạo thành muối sắt(III).
2. Điều chế một số hợp chất sắt(III)
• Sắt(III) oxit có thể điều chế bằng phản ứng phân huỷ sắt(III) hiđroxit ở nhiệt độ cao :
2Fe(OH)3
o
t
→ Fe2O3 + 3H2O
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 4 -

5. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn
• Sắt(III) hiđroxit có thể được điều chế bằng phản ứng trao đổi ion của dung dịch muối sắt(III),
hoặc phản ứng oxi hoá sắt(II) hiđroxit (hình 7.5) :
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Fe3+
+ 3OH–
→ Fe(OH)3↓
• Muối sắt(III) có thể được điều chế từ phản ứng của sắt với các chất oxi hoá mạnh như Cl2,
HNO3,
H2SO4 đặc nóng, hoặc phản ứng của các hợp chất sắt(III) với axit :
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
3. Ứng dụng của hợp chất sắt(III)
Muối FeCl3 được dùng làm chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ.
Fe2(SO4)3 có trong phèn sắt-amoni, tức muối kép sắt(III) amoni sunfat
(NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O (viết gọn là (NH4)Fe(SO4)2.12H2O), được dùng để làm trong nước.
Fe2O3 được dùng để pha chế sơn chống gỉ.
Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn
Nguồn: Hocmai.vn
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 5 -

6. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn
• Sắt(III) hiđroxit có thể được điều chế bằng phản ứng trao đổi ion của dung dịch muối sắt(III),
hoặc phản ứng oxi hoá sắt(II) hiđroxit (hình 7.5) :
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Fe3+
+ 3OH–
→ Fe(OH)3↓
• Muối sắt(III) có thể được điều chế từ phản ứng của sắt với các chất oxi hoá mạnh như Cl2,
HNO3,
H2SO4 đặc nóng, hoặc phản ứng của các hợp chất sắt(III) với axit :
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
3. Ứng dụng của hợp chất sắt(III)
Muối FeCl3 được dùng làm chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ.
Fe2(SO4)3 có trong phèn sắt-amoni, tức muối kép sắt(III) amoni sunfat
(NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O (viết gọn là (NH4)Fe(SO4)2.12H2O), được dùng để làm trong nước.
Fe2O3 được dùng để pha chế sơn chống gỉ.
Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn
Nguồn: Hocmai.vn
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 5 -