Sắt và hợp chất của sắt là gì? Sơ đồ tư duy, lý thuyết và bài tập 

16:59 12/02/2024

Sắt và hợp chất của sắt là một trong những chủ đề quan trọng, thường xuất hiện trong đề thi THPT Quốc Gia. Mặc dù không quá khó, nhưng để nắm vững kiến thức trong chương này, cần chú ý ôn tập kỹ càng các kiến thức cơ bản. Dưới đây là một bài viết cung cấp công thức hóa học và sơ đồ tư duy về sắt và hợp chất của sắt cho các bạn học sinh tham khảo.

Sắt và hợp chất của sắt là gì
Sắt và hợp chất của sắt là gì

Sắt và hợp chất của sắt là gì? 

1. Sắt

Sắt là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe, số nguyên tử bằng 26, phân nhóm 2, chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có ích trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất.

  • Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2.
  • Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.
  • Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe:            
    • Fe2+     1s22s22p63s23p63d6
    • Fe3+     1s22s22p63s23p63d5

2. Hợp chất của sắt

2.1. SẮT (II)

Có tính khử: Fe2+ → Fe3+ + 1e và tính oxi hóa : Fe2+  + 2e → Fe

  • Oxit FeO
    • Chất rắn màu đen, không có trong tự nhiên, không tan trong nước
    • Tác dụng được với axit sinh ra muối sắt (II) còn khi tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh thì thu được muối sắt (III)
    • 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
  • Hidroxit Fe(OH)2
    • Là chất rắn, màu trắng hơi xanh, không tan trong nước.
    • Dễ bị oxi hóa thành sắt (III) hidroxit màu nâu đỏ trong không khí: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  →  4Fe(OH)3
    • Có tính bazơ (tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo nên muối sắt (II))
  • Muối sắt (II)
    • Đa số tan trong nước, khi kết tinh ở dạng ngậm nước.
    • Dễ bị oxi hóa thành muối sắt (III)
    • 2FeCl2 + Cl2  →  2FeCl3

2.2. SẮT (III)

Có tính oxi hóa : tác dụng với một số kim loại, một số hợp chất có tính khử.

Fe3+ + 1e → Fe2+  hoặc Fe3+ +3e → Fe

  • Oxit Fe2O3
    • Là chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước
    • Dễ tan trong cả dung dịch axit mạnh
    • Ở nhiệt độ cao, Fe2O3 bị CO khử hoặc H2 khử thành Fe.
  • Hidroxit Fe(OH)3
    • Là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nước nhưng dễ tan trong các dung dịch axit tạo muối sắt (III). 
    • 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
  • Muối sắt (III)
    • Các muối sắt (III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt (II). 
    • Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
    • Bột đồng tan trong dung dịch muối sắt (III). 
    • Cu + 2FeCl3 (vàng nâu) → CuCl2 + FeCl2

⇒ Dung dịch CuCl2 (màu xanh) và dung dịch FeCl2 (không màu) nên dung dịch thu được có màu xanh.

Lý thuyết sắt và hợp chất của sắt

1. Tính chất vật lí của sắt

  • Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm. 
  • Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất từ tính. T0nc = 15400C.

2. Tính chất hóa học của sắt

Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e:

Fe → Fe3+ + 3e

Fe → Fe2+ + 2e

2.1. Tác dụng với các phi kim

Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng:

  • Với halogen → muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II):

2Fe + 3X2 → 2FeX3 (t0)

  • Với O­2:                    

3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)

Thực tế khi giải các bài tập thường gặp trường hợp tạo ra hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt.

  • Với S:                      

Fe + S → FeS (t0)

2.2. Tác dụng với nước

  • Fe không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với hơi nước:

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C)

Fe + H2O → FeO + H2 (> 5700C)

2.3. Tác dụng với dung dịch axit

  1. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng... ) → muối  sắt (II) + H2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

  1. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đậm đặc)
  • Fe thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
  • Với dung dịch HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO + H2O:

Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

  • Với dung dịch HNO3 đậm đặc → muối sắt (III) + NO2 + H2O:

Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

  • Với dung dịch H2­SO4 đậm đặc và nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2:

2Fe+ 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Chú ý: Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của Fe với HNO3 hoặc H2SO4 đậm đặc là muối sắt (III) nhưng nếu sau phản ứng có Fe dư hoặc có Cu thì tiếp tục xảy ra phản ứng:

2Fe3+ + Fe → 3Fe3+             

Hoặc         

2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+              

2.4. Tác dụng với dung dịch muối

  • Fe đẩy được những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại.

Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2

  • Fe tham gia phản ứng với muối Fe3+ → muối sắt (II):

2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

Chú ý: Với muối Ag+, Fe có thể tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe3+:

Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag

Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag 

Sơ đồ tư duy sắt và hợp chất của sắt

Sơ đồ tư duy là một trong những phương pháp được đánh giá là hiệu quả nhất giúp các bạn học sinh học tập tốt. Vì vậy, các bạn học sinh nên học cách vẽ và sử dụng sơ đồ tư duy thường xuyên để hệ thống hóa kiến thức một cách logic. Không chỉ vậy, phương pháp này còn giúp tăng khả năng sáng tạo và tư duy, đặc biệt là tiết kiệm rất nhiều thời gian ôn bài. 

Các bạn học sinh có thể tham khảo sơ đồ tư duy dưới đây để tự hệ thống hóa kiến thức đã học về sắt và hợp chất của sắt nhé!

Sơ đồ tư duy sắt và hợp chất của sắt
Sơ đồ tư duy sắt và hợp chất của sắt

Kinh nghiệm học sắt và hợp chất của sắt

Trước hết, các bạn học sinh cần nắm chắc lý thuyết về sắt và hợp chất của sắt bao gồm khái niệm, tính chất vật lý và hóa học để có thể dễ dàng áp dụng vào giải bài tập. Để ghi nhớ kiến thức nhanh chóng, hiệu quả các bạn học sinh nên tự xây dựng cho mình sơ đồ tư duy cá nhân cho mỗi bài học. 

Việc giải bài tập thường xuyên cũng là một cách hiệu quả để củng cố kiến thức và nâng cao điểm số. Các bạn học sinh nên làm nhiều dạng bài tập khác nhau, bao gồm cả bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận có mức độ từ dễ đến khó. Khi luyện tập, học sinh cần chú ý phân tích kỹ đề bài, xác định phương pháp giải phù hợp và kiểm tra lại kết quả. 

Để ôn tập hiệu quả các bạn học sinh nên chú ý chọn những nguồn tài liệu tham khảo uy tín, bám sát đề thi THPT Quốc Gia. Có rất nhiều nguồn tài liệu uy tín các bạn có thể tham khảo để luyện giải bài tập như sách giáo khoa, sách bài tập và các loại sách tham khảo được xuất bản bởi Bộ giáo dục và đào tạo, Đại học Quốc Gia Hà Nội,…

Kinh nghiệm học sắt và hợp chất của sắt
Kinh nghiệm học sắt và hợp chất của sắt

Hy vọng với những kinh nghiệm và kiến thức mà chúng mình đã chia sẻ ở bài viết trên đây sẽ giúp các bạn có quá trình học tập và ôn luyện hiệu quả. BTEC FPT chúc bạn học tốt!

Tags:

Có thể bạn chưa đọc

  • Đặt câu hỏi tư vấn
  • BTEC FPT sẽ trực tiếp liên hệ lại với bạn trong vòng 48h để giải đáp cụ thể mọi thắc mắc về vấn đề tuyển sinh và học tập của bạn