Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất 2

17:12:2418/02/2019

Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về tính chất hoá học và tính chất vật lý của các hợp chất của sắt 2 và sắt 3 oxit, oxit sắt từ Fe3O4, làm sao để điều chế các một số hợp chất của sắt.

  • xem thêm: Cách giải nhanh một số bài tập về sắt Fe và hỗn hợp của sắt

I. Hợp chất của sắt II - Fe [II]

- Trong các phản ứng hoá học ion Fe2+ dễ nhường 1e để trở thành ion Fe3+

 Fe2+ + 1e → Fe3+

- Như vậy tính chất đặc trưng của hợp chất sắt 2 - Fe [II] là tính khử 

1. Tính chất hoá học của Sắt [II] oxit - FeO

- Là chất rắn, đen, không tan trong nước.

- Tính chất hoá học:

+ FeO là oxit bazơ:

- FeO tác dụng với axit HCl: Fe + HCl

 FeO + 2HCl → FeCl2 + H2↑

- FeO tác dụng với axit H2SO4: Fe + H2SO4

 FeO + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2O

+ FeO là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al → Fe:

- FeO tác dụng với H2: FeO + H2

 FeO + H2 

 Fe + H2O

- FeO tác dụng với CO: FeO + CO

 FeO + CO 

Fe + CO2

 3FeO + 2Al 

Al2O3 + 3Fe

+ FeO là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:

- FeO tác dụng với O2: FeO + O2 

 FeO + O2 → 2Fe2O3

- FeO tác dụng với axit HNO3: FeO + HNO3

 3FeO + 10HNO3 loãng → 3Fe[NO3]3 + NO + 5H2O

- Điều chế FeO:

 FeCO3 

FeO + CO2 [nung trong điều kiện không có không khí]

 Fe[OH]2 

FeO + H2O [nung trong điều kiện không có không khí]

2. Oxit sắt từ Fe3O4 [FeO.Fe2O3]

- Là chất rắn, đen, không tan trong nước và có từ tính.

- Tính chất hoá học:

+ Fe3O4 là oxit bazơ:

- Fe3O4 tác dụng với axit HCl: Fe3O4 + HCl

 Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

- Fe3O4 tác dụng với axit HCl: Fe3O4 + H2SO4

 Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → Fe2[SO4]3 + FeSO4 + 4H2O

+ Fe3O4 là chất khử: Fe3O4 + HNO3

 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe[NO3]3 + NO↑+ 14H2O

+ Fe3O4 là chất oxi hóa:

- Fe3O4 tác dụng với H2: Fe3O4 + H2

 Fe3O4 + 4H2 

3Fe + 4H2O

- Fe3O4 tác dụng với CO: Fe3O4 + CO

 Fe3O4 + 4CO 

3Fe + 4CO2

- Fe3O4 tác dụng với Al: Fe3O4 + Al

 3Fe3O4 + 8Al 

4Al2O3 + 9Fe

- Điều chế: thành phần quặng manhetit

 3Fe + 2O2 

Fe3O4

 3Fe + 4H2O 

 Fe3O4 + 4H2↑

3. Sắt [II] hidroxit Fe[OH]2

- Là chất kết tủa màu trắng xanh.

- Fe[OH]2 là bazơ không tan:

+ Fe[OH]2 Bị nhiệt phân:          

 Fe[OH]2 

FeO + H2O [nung trong điều kiện không có không khí]

 4Fe[OH]2 + O2 

2Fe2O3 + 4H2O [nung trong không khí]

+ Tan trong axit không có tính oxi hóa → muối sắt [II] và nước:

- Fe[OH]2 tác dụng với HCl: Fe[OH]2 + HCl

 Fe[OH]2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O

+ Có tính khử [do Fe có mức oxi hóa +2]:

- Fe[OH]2 tác dụng với O2: Fe[OH]2 + O2

 4Fe[OH]2 + O2 + 2H2O → 4Fe[OH]3

- Fe[OH]2 tác dụng với O2: Fe[OH]2 + HNO3

 3Fe[OH]2 + 10HNO3 loãng → 3Fe[NO3]3 + NO + 8H2O

- Điều chế Fe[OH]2 :

 Fe2+ + 2OH-  → Fe[OH]2 [trong điều kiện không có không khí]

4. Muối sắt II

-Không bền, có tính khử, khi tác dụng với chất oxi hóa tạo thành muối sắt [III].

 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3

 3Fe[NO3]2 + 4HNO3 → 3Fe[NO3]3 + NO + 2H2O

 2FeSO4 + 2H2SO4 đặc nóng → Fe2[SO4]3 + SO2 + 2H2O

 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2[SO4]3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2[SO4]3 + K2SO4 + Cr2[SO4]3 + 7H­2O

* Chú ý: Các muối sắt [II] không tan như FeCO3, FeS, FeS2 bị đốt nóng trong không khí tạo Fe2O3.

 2FeCO3 + ½O2 → Fe2O3 + 2CO2

 4FeS + 9O2 → 2Fe2O3 + 4SO2

 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

II. Hợp chất của sắt III - Fe [III]

- Trong các phản ứng hoá học ion Fe3+ có khả năng nhận 1e đến 3e để trở thành ion Fe2+ hoặc Fe:

 Fe3+ + 1e → Fe2+

 Fe3+ + 3e → Fe

- Như vậy tính chất đặc trưng của hợp chất sắt 3 - Fe [III] là tính oxi hóa.

1. Tính chất hoá học của Sắt [III] oxit - Fe2O3

- Là chất rắn, nâu đỏ, không tan trong nước.

- Tính chất hoá học:

+ Là oxit bazơ:

- Fe2O3 tác dụng với HCl: Fe2O3 + HCl 

 Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

- Fe2O3 tác dụng với H2SO4 : Fe2O3 + H2SO4

 Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2[SO4]3 + 3H2O

- Fe2O3 tác dụng với H2SO4 : Fe2O3 + HNO3

 Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe[NO3]3 + 3H2O

+ Là chất oxi hóa:        

- Fe2O3 tác dụng với H2 : Fe2O3 + H2

 Fe2O3 + 3H2 

 2Fe + 3H2O

- Fe2O3 tác dụng với CO : Fe2O3 + CO

 Fe2O3 + 3CO 

 2Fe + 3CO2

- Fe2O3 tác dụng với Al : Fe2O3 + Al

 Fe2O3 + 2Al 

Al2O3 + 2Fe

- Điều chế: thành phần của quặng hematit

 2Fe[OH]3 

Fe2O3 + 3H2O

2. Sắt [III] hidroxit Fe[OH]3

- Là chất kết tủa màu nâu đỏ.

- Tính chất hoá học:

+ Là bazơ không tan:

+ Bị nhiệt phân:                                              

 2Fe[OH]3 → Fe2O3 + 3H2O

+ Tan trong axit → muối sắt [III]:           

- Fe[OH]3 tác dụng với HCl : Fe[OH]3 + HCl

 Fe[OH]3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

- Fe[OH]3 tác dụng với HNO3 : Fe[OH]3 + HNO3

 Fe[OH]3 + 3HNO3 → Fe[NO3]3 + 3H2O

- Điều chế Fe[OH]3:

 Fe3+ + 3OH- → Fe[OH]3

3. Muối sắt [III]

- Có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử.

 2FeCl3 + Cu → CuCl2 + 2FeCl2

 2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + 2KCl + I2

 2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + 2HCl + S

- Các dung dịch muối sắt [III] có môi trường axit:

 Fe3+ + 3H2O ↔ Fe[OH]3 + 3H+

- Khi cho muối sắt [III] tác dụng với các kim loại cần lưu ý:

  + Nếu kim loại là Na, Ca, K, Ba + H2O → Kiềm + H2. Kiềm + Fe3+ → Fe[OH]3

  + Nếu kim loại không tan trong nước và đứng trước Fe + Fe3+ → Fe2+ → Fe

  + Nếu kim loại là Cu hoặc Fe + Fe3+ → Fe2+

- Các muối sắt [III] bị thủy phân hoàn toàn trong môi trường kiềm:

 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe[OH]3 + 6NaCl + 3CO2­

III. Bài tập về Sắt [II] oxit, sắt [III] oxit, oxit sắt từ và các hợp chất của sắt.

Bài 2 trang 145 sgk hóa 12: Cho sắt tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng thu được V lít khí H2 [đktc], dung dịch thu được cho bay hơi thu được tinh thể FeSO4.7H2O có khối lượng là 55,6 gam. Thể tích khí H2[đktc] được giải phóng là :

A. 8,19 lít.     B. 7,33 lít.

C. 4,48 lít.     D. 6,23 lít.

* Lời giải bài 2 trang 145 sgk hóa 12:

- Theo bài ra, cứ 278g FeSO4.7H2O có 152g FeSO4

⇒ Khối lượng FeSO4 trong 55,6g FeSO4.7H2O là:

 mFeSO4 = [55,6.152]/278 = 30,4[g].

⇒ nFeSO4 = 30,4/152 = 0,2 [mol].

- PTPƯ:    Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

- Theo phương trình phản ứng trên, ta có: $n_{Fe}=n_{H^{}}=$ 0,2 [mol]

⇒  Vậy thể tích khí $V_{H^{}}=0,2.22,4=4,48$[lít]

Bài 3 trang 145 SGK Hóa 12: Ngâm một đinh sắt nặng 4 gam trong dung dịch CuSO4, sau một thời gian lấy đinh sắt ra, sấy khô, cân nặng 4,2857 gam. Khối lượng sắt tham gia phản ứng là:

A. 1,9990 gam.   B. 1,9999 gam.

C. 0,3999 gam.   D. 2,1000 gam.

* Lời giải bài 3 trang 145 SGK Hóa 12:

- Phương trình phản ứng:

 Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

 x mol                          x mol

- Dùng phương pháp tăng giảm khối lượng

⇒ ∆mtăng = mCu – mFe pư

⇔ [4,2875 - 4] = 64x – 56x

=> 8x = 0,2856 

=> x = 0,0357125 [mol]

=> mFe pư = 0,0357125.56 = 1,999 [g]

- Theo PTPƯ thì cứ 56 gam Fe phản ứng tạo 64 gam Cu ⇒ khối lượng tăng : 64 – 56 = 8 [gam].

- Theo bài ra, cần x gam Fe khối lượng tăng : 4,2857 – 4 = 0,2857[gam].

=>8x = 56 . 0,2857

=>x = 1,9999.

Bài 4 trang 145 SGK Hóa 12: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3. Trong hỗn hợp A, mỗi oxit đều có 0,5 mol. Khối lượng của hỗn hợp A là:

A. 231 gam.     B. 232 gam.

C. 233 gam.     D. 234 gam.

* Lời giải bài 4 trang 145 SGK Hóa 12:

- Có thể coi 0,5 mol FeO và 0,5 mol Fe2O3 là 0,5 mol Fe3O4 . Vậy cả hỗn hợp có 1 mol Fe3O4 nên có khối lượng là 232g.

Bài 5 trang 145 SGK Hóa 12: Khử hoàn toàn 16 gam Fe2O3 bằng khí CO ở nhiệt độ cao. Khí đi ra sau phản ứng được dẫn vào dung dịch Ca[OH]2 dư. Khối lượng kết tủa thu được là :

A. 15 gam.     B. 20 gam.

C. 25 gam.     D. 30 gam.

* Lời giải bài 5 trang 145 SGK Hóa 12:

- Theo bài ra, ta có: nFe2O3 = 16/160 = 0,1 [mol].

 Fe2O3 + 3CO 

 2Fe + 3CO2↑

  0,1                          0,3 [mol]

 CO2 + Ca[OH]2  →  CaCO3↓ + H2O

 0,3                       0,3 [mol]

⇒ Vậy $m_{CaC{O}^{}}$= 100.0,3 = 30 [gam].