Hợp chất của sắt

Bài học Hợp chất của sắt đưa ra các nội dung chi tiết tính chất một số hợp chất quan trọng của sắt. Bên cạnh đó nội dung câu hỏi luyện tập cũng được xây dựng dựa trên khung chương trình học.

I. Hợp chất sắt (II)

Trong phản ứng hóa học, ion Fe²⁺ dễ nhường 1e => Fe³⁺

Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt (II) là tính khử.

1. Sắt (II) oxit (FeO)

• FeO là chất rắn, màu đen, không tan trong nước, không có trong tự nhiên. Dễ bị oxi hóa thành Fe(III)

• FeO tác dụng với dung dịch HNO₃ được muối sắt (III).

3FeO + 10HNO₃ ​ 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Phương trình ion rút gọn như sau:

3FeO + NO₃^- + 10H⁺ → 3Fe³⁺ + NO + 5H₂O

• Điều chế: dùng H₂ hay CO khử sắt (III) oxit ở 500^oC:

Fe₂O₃ + CO   2FeO + CO₂

2. Sắt (II) hidroxit (Fe(OH)₂)

• Fe(OH)₂ kết tủa màu trắng hơi xanh, không tan trong nước.
• Fe(OH)₂ có tính bazo.
• Trong không khí Fe(OH)₂ dễ bị oxi hóa thành Fe(OH)₃ màu nâu đỏ.

Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂↓ (trắng xanh)

Trong không khí bị oxi hóa thành Fe(OH)₃

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃

Phản ứng của FeSO₄ với dung dịch NaOH

Vì vậy, muốn có Fe(OH)₂ tinh khiết phải điều chế trong điều kiện không có không khí.

3. Muối sắt (II)

Muối sắt (II) dễ bị oxi hóa thành muối sắt (III) bởi các chất oxi hóa.

FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

6FeSO₄ + 2Br₂ → 2FeBr₃ + 2Fe₂(SO₄)₃

Dung dịch muối sắt(II) làm mất màu dung dịch KMnO₄, K₂Cr₂O₇ trong môi trường axit.

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → K₂SO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + 8H₂O

Điều chế: cho Fe (hoặc FeO, Fe(OH)₂) tác dụng với HCl hoặc H₂SO₄ loãng:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Chú ý: dung dịch muối sắt (II) điều chế được cần dùng ngay, vì trong không khí muối sắt (II) sẽ chuyển dần thành muối sắt (III).

II. Hợp chất sắt (III) 

Trong các phản ứng hóa học, ion Fe³⁺ có thể nhận 1 hoặc 3 electron để trở thành ion Fe²⁺ hoặc Fe.

Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt (III) là tính oxi hóa.

1. Sắt (III) oxit Fe₂O₃

• Fe₂O₃ là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nước.

Bột Fe₂O₃

• Fe₂O₃ là oxit bazơ, dễ tan trong dung dịch axit mạnh.

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Bị CO hoặc H₂ khử ở nhiệt độ cao tạo thành Fe.

Fe₂O₃ + 3H₂  ​ 2Fe + 3H₂O

• Điều chế: phân hủy Fe(OH)₃ ở nhiệt độ cao.

2Fe(OH)₃ ​ Fe₂O₃ + H₂O

• Sắt (III) oxit có trong tự nhiên dưới dạng quặng hemantit dùng để luyện gang.

2. Sắt (III) hidroxit

• Là chất rắn, màu nâu đỏ, không tan trong nước nhưng dễ tan trong dung dịch axit tạo thành dung dịch muối sắt (III).

2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O

• Điều chế: cho dung dịch kiềm tác dụng với muối sắt (III).

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ + 3NaCl

3. Muối sắt (III)

• Các muối sắt (III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt (II).

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

Cu + 2FeCl₃ (vàng nâu) → CuCl₂ + FeCl₂

Lưu ý: Với các kim loại có tính khử mạnh hơn Fe²⁺, nếu còn dư chúng sẽ khử tiếp tục Fe²⁺ về Fe.

Mg (dư) + FeCl₂ → Fe + MgCl₂

Do đó có thể viết:

2FeCl₃ + 3Mg → 2Fe + 3MgCl₂

Một số muối như: sắt (III) hydrocacbonat, sắt (III) cacbonat,… không bền trong dung dịch nước, chúng bị thủy phân thành sắt (III) hydroxit và axit tương ứng.

2FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Fe(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂

Muối FeCl₃ được dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ.

Lưu ý: Oxit sắt từ Fe₃O₄ bản chất: Fe₃O₄ = FeO.Fe₂O₃