Tính chất hoá học của Sắt (Fe), ví dụ và bài tập - Hoá lớp 9 bài 19

Sắt (Fe) cũng tương tự nhôm có tính dẫn điện sắt dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhưng kém nhôm, trong bài trước các em đã được giới thiệu về tính chất hoá học của nhôm, vậy trong bài này chúng ta cùng tìm hiểu về tính chất hoá học của sắt nhé.

I. Tính chất vật lý của Sắt (Fe)

- Sắt là kim loại màu trắng xám, có ánh kim dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhưng kém nhôm

- Sắt dẻo nên dễ rèn, sắt có tính nhiễm từ (bị nam châm hút và có thể trở thành nam châm)

- Sắt là kim loại nặng, khối lượng riêng 7,86g/cm³, nóng chảy ở nhiệt độ 1539⁰C

II. Tính chất hoá học của Sắt (Fe)

* Sắt là kim loại có hoá trị II và III

• Sắt tác dụng với phi kim
• Sắt tác dụng với axit
• Sắt tác dụng với muối
• Sắt tác dụng với nước

1. Sắt tác dụng với phi kim

+ Khi đun nóng sắt tác dụng với hầu hết phi kim.

a) Sắt tác dụng với oxy

3Fe + 2O₂  Fe₃O₄

- Fe₃O₄ là oxit sắt từ, là oxit của hỗn hợp sắt có hóa trị II và III: FeO và Fe₂O₃ 

b) Sắt tác dụng với phi kim khác.

2Fe + 3Cl₂  2FeCl₃

- Ngoài Oxi (O) và Lưu huỳnh (S), sắt có thể tác dụng được với nhiều phi kim khác như Cl₂, Br₂,… tạo thành muối.

2. Sắt tác dụng với Axit

- Sắt tác dụng với HCl, H₂S0₄ loãng tạo thành muối sắt (II) và giải phóng H₂.

Fe + 2HCl _loãng  → FeCl₂ + H₂↑

Fe + 2H₂SO_4 loãng  → FeSO₄ + H₂↑

Chú ý:  Sắt Fe không phản ứng với axit HNO₃ đặc, nguội và axit H₂S0₄ đặc, nguội; do ở nhiệt độ thường, sắt tạo ra lớp oxit bảo vệ kim loại trở nên "thụ động", không bị hòa tan.

- Sắt tác dụng với HNO₃ đặc nóng, H₂SO₄ đặc nóng tạo thành muối sắt III

          Fe + H₂SO_{4 đặc,nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

          Fe + 6HNO_{3 đặc,nóng} → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + H₂O

3. Tác dụng với dung dịch muối

- Sắt tác dụng với dung dịch muối của những kim loại kém hoạt động hơn trong dãy điện hoá, tạo thành dung dịch muối sắt và giải phóng kim loại trong muối

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu 

4. Tác dụng với nước

- Sắt hầu như không có phản ứng với nước lạnh, nhưng nếu cho Fe đi qua hơi nước ở nhiệt độ cao thì Fe khử  H₂O giải phóng H₂

_ Khi t⁰C < 570⁰C:  3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂↑

_ Khi t⁰C > 570⁰C:  Fe + H₂O → FeO + H₂↑

III. Bài tập vận dụng tính chất hoá học của Sắt Fe

* Bài tập 1: Oxi hóa chậm m gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được 12 gam hỗn hợp X (Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄). Để hòa tan hết X , cần vừa đủ 300 ml dung dịch HCl 1M, đồng thời giải phóng 0,672 lít khí (đktc). Tính m? 

* Hướng dẫn:

Ta có các PTPƯ:

 Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

 FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O

 Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

 Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

Theo bài ra, ta có: n_H­2 = 0,672/22,4= 0,03 mol.

 n_HCl = C_m.V = 0,3.1 = 0,3 mol

Ở bài này ta tính số mol theo nguyên tử Hyđro trong dung dịch axit

Ta có : n_{H⁺(trong HCl)}= n_{H⁺(dùng để hoà tan oxit )} + n_{H⁺(khí thoát ra)}  

 ⇒ 0,3 = n_{H⁺(hoà tan oxit )} + 2.0,03

 ⇒ n_{H⁺(dùng hoà tan oxit )} = 0,24 mol

n_O(oxit) = ½ n_{H⁺(hoà tan oxit )}= 0,12 mol

 ⇒ m = m_X– m_O(oxit) = 12 – 0,12.16 = 10,08 g

* Bài tập 2: Cho m gam Fe tan vừa đủ trong dung dịch hỗn hợp HCl và FeCl₃ thu được dung dịch X chỉ chứa một muối duy nhất và 5,6 lít H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được 85,09 gam muối khan. Hỏi m =?

* Hướng dẫn:

Theo bài ra ta có: n_H2 = 5,6/22,4 = 0,25 mol

Cô cạn dung dịch thu được 85,09g là muối FeCl₂

⇒ n_FeCl2 = 85,09/127 = 0,67 mol

Phương trình phản ứng:

Fe  +  2HCl  →  FeCl₂  +  H₂↑  (1)       

Fe  +  2FeCl₃   →   3FeCl₂       (2)

 Theo PTPƯ (1) thì: n_Fe = n_FeCl2 = n_H2 = 0,25 mol

⇒ nên FeCl₂ tạo ra từ PTPƯ (2) là: 0,67 - 0,25 = 0,42

 Theo PTPƯ (2) thì: n_Fe = (1/3) n_FeCl2 = (1/3).0,42 = 0,14 mol

 ⇒ m_Fe = n.M = (0,14 + 0,25).56 = 0,39.56 = 21,84 g

* Bài 1 trang 60 sgk hoá 9: Sắt có những tính chất hóa học nào ? Viết các phương trình hóa học minh họa.

>> Giải Bài 1 trang 60 sgk hoá 9

* Bài 2 trang 60 sgk hoá 9: Từ sắt và các hóa chất cần thiết, hãy viết các phương trình hóa học để thu được các oxit riêng biệt: Fe₃O₄, Fe₂O₃ và ghi rõ điều kiện phản ứng, nếu có.

>> Giải Bài 2 trang 60 sgk hoá 9

* Bài 3 trang 60 sgk hoá 9: Có bột kim loại sắt lẫn tạp chất nhôm. Hãy trình bày phương pháp làm sạch sắt.

>> Giải Bài 3 trang 60 sgk hoá 9

* Bài 4 trang 60 sgk hoá 9: Sắt tác dụng được với chất nào sau đây?

a) Dung dịch muối Cu(NO₃)₂

b) H₂SO₄ đặc, nguội

c) Khí Cl₂

d) Dung dịch ZnSO₄.

Viết các phương trình hóa học và ghi điều kiện, nếu có:

>> Giải Bài 4 trang 60 sgk hoá 9

* Bài 5 trang 60 sgk hoá 9: Ngâm bột sắt dư trong 10ml dung dịch đồng sunfat 1M. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc được chất rắn A và dung dịch B.

a) Cho A tác dụng với dung dịch HCl dư. Tính khối lượng chất rắn còn lại sau phản ứng.

b) Tính thể tích dung dịch NaOH 1M vừa đủ để kết tủa hoàn toàn dung dịch B.

>> Giải Bài 5 trang 60 sgk hoá 9

* Bài 4 trang 69 sgk hoá 9: Hoàn thành chuỗi phản ứng

b) Fe → FeSO₄ → Fe(OH)₂ → FeCl₂

c) FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe → Fe₃O₄

* Lời giải bài 4 trang 69 sgk hoá 9:

b) Ta có chuỗi phương trình phản ứng:

1) Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

2) FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

3) Fe(OH)₂ + 2HCl → FeCl₂ + 2H₂O

c) Ta có chuỗi phương trình phản ứng:

1) FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ + 3NaCl

2) 2Fe(OH)₃  Fe₂O₃ + 3H₂O

3) Fe₂O₃ + 3H₂  2Fe + 3H₂O

 Hoặc: Fe₂O₃ + 2Al    2Fe + Al₂O₃

 Hoặc: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

4) Fe + O₂  Fe₃O₄

* Bài 6 trang 69 sgk hóa 9: Ngâm một lá sắt có khối lượng 2,5 gam trong 25 ml dung dịch CuSO₄ 15% có khối lượng riêng là 1,12 g/ml. Sau một thời gian phản ứng, người ta lấy lá sắt ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô thì cân nặng 2,58 gam.

a) Hãy viết phương trình hoá học.

b) Tính nồng độ phần trăm của các chất trong dung dịch sau phản ứng.