Chương 7: SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG

Trong chương này chúng ta tiếp tục nghiên cứu một số kim loại quan trọng được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất như sắt, đồng, kẽm,... Những vấn đề cần nghiên cứu ở đây là:

- Đặc điểm cấu tạo nguyên tử của các kim loại trên.

- Sự hình thành trạng thái oxi hóa của các nguyên tố trên.

- Các tính chất vật lí, hóa học, những ứng dụng quan trọng của chúng và hợp chất của chúng trong đời sống và trong kĩ thuật.

Nội dung kiến thức của chương này bao gồm:

Bài 31: Sắt.

Bài 32: Hợp chất của sắt.

Bài 33: Hợp kim của sắt.

Bài 34: Crom và hợp chất của crom.

Bài 35: Đồng và hợp chất của đồng.

Bài 36: Sơ lược về niken, kẽm, chì, thiếc.

Chúng ta lần lượt xét từng bài học cụ thể của chương:

Bài 31: SẮT

A. BÀI GIẢNG

I. VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN, CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ

- Sắt ở ô thứ 26, nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn.

- Cấu hình electron nguyên tử: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{6}4s^{2}$ hay [Ar]$3d^{6}4s^{2}$

Với cấu hình trên, sắt dễ nhường 2 electron ở phân lớp 4s trở thành ion $Fe^{2+}$ và có thể nhường thêm 1 electron ở phân lớp 3d để trở thành ion $Fe^{3+}$ ⇒ sắt có thể có hóa trị II hoặc III.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Sắt là kim loại màu trắng hơi xám, có khối lượng riêng lớn (D = 8,9 g/$cm^{3}$), nóng chảy ở 1540°C. Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và có tính nhiễm từ.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Từ tính chất hóa học cơ bản của sắt ta nhận thấy: sắt có tính khử trung bình:

-Với chất oxi hóa yếu: $Fe\rightarrow Fe^{2+}+2e$

-Với chất oxi hóa mạnh: $Fe\rightarrow Fe^{3+}+3e$

1. Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với lưu huỳnh

b) Tác dụng với oxi

c) Tác dụng với clo

2. Tác dụng với dung dịch axit

a) Với dung dịch HCl, $H_{2}SO_{4}$ loãng

b) Với dung dịch $HNO_{3}$ và $H_{2}SO_{4}$ đặc, nóng

- Fe khử hoặc trong $HNO_{3}$ hoặc $H_{2}SO_{4}$ đặc, nóng đến số oxi hóa thấp hơn, còn Fe bị oxi hóa thành .

- Fe bị thụ động bởi các axit $HNO_{3}$ đặc, nguội hoặc $H_{2}SO_{4}$ đặc, nguội.

3. Tác dụng với dung dịch muối

4. Tác dụng với nước

$3Fe+4H_{2}O\overset{t^{0}<570^{0}C}{\rightarrow}Fe_{3}O_{4}+4H_{2}$

$Fe+H_{2}O\overset{t^{0}>570^{0}C}{\rightarrow}FeO+H_{2}$

IV. TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN

- Sắt chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai trong các kim loại (sau Al).

- Trong tự nhiên, sắt chủ yếu tồn tại dưới dạng hợp chất có trong các quặng như: quặng manhetit ($Fe_{3}O_{4}$), quặng hematit đỏ ($Fe_{2}O_{3}$), quặng hematit nâu ($Fe_{2}O_{3}$.n$H_{2}O$), quặng xiđerit ($FeCO_{3}$), quặng pirit ($FeS_{2}$).

- Sắt có trong hemoglobin (huyết cầu tố) của máu.

- Sắt có trong các thiên thạch từ khoảng không vũ trụ rơi vào Trái Đất.