CHƯƠNG 7: SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG

Bài 31: SẮT

A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng

Kiến thức

Biết được:

- Vị trí , cấu hình electron lớp ngoài cùng, tính chất vật lí của sắt.

- Tính chất hoá học của sắt: tính khử trung bình (tác dụng với oxi, lưu huỳnh, clo, nước, dung dịch axit, dung dịch muối).

- Sắt trong tự nhiên (các oxit sắt, FeCO3, FeS2).

Kĩ năng

- Dự đoán, kiểm tra bằng thí nghiệm và kết luận được tính chất hóa học của sắt.

- Viết các PTHH minh hoạ tính khử của sắt.

- Tính % khối lượng sắt trong hỗn hợp phản ứng. Xác định tên kim loại dựa vào số liệu thực nghiệm.

B. Trọng tâm

- Đặc điểm cấu tạo nguyên tử sắt và các phản ứng minh họa tính khử của sắt

C. Hướng dẫn thực hiện

- Đặc điểm cấu hình electron của sắt: có 2e lớp ngoài cùng  [Ar]3d64s2

     + Fe thuộc nhóm VIIIB và là nguyên tố d

     + Nguyên tử Fe dễ nhường 2e ® Fe+2, nhưng có thể nhường thêm 1e ® Fe+3 để phân lớp 3d trở thành bán bão hòa.

     + Trong các hợp chất, nguyên tố sắt thường có số oxi hóa +2 và +3

- Các phản ứng đặc trưng của sắt: tính khử trung bình

                 *với chất oxi hóa yếu:      Fe ®Fe2+ + 2e

                 *với chất oxi hóa mạnh:   Fe ® Fe3++ 3e

     + Tác dụng với phi kim: * S  oxi hóa Fe ® Fe2+

                                             * O2 oxi hóa Fe ® Fe2+ và Fe3+

                                             * Cl2 oxi hóa Fe ® Fe3+

     + Tác dụng với axit: * HCl và H2SO4 loãng oxi hóa Fe ® Fe2+

                                       * HNO3 dư, H2SO4 đặc nóng, dư oxi hóa Fe ® Fe3+

                 Fe thụ động với các axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội

     + Tác dụng với dung dịch muối: Fe bị oxi hóa ® Fe2+

     + Tác dụng với nước: ở nhiệt độ thường, Fe không khử được H2O

                              nhưng ở nhiệt độ cao, Fe khử hơi H2O ® H2 và Fe3O4 hoặc FeO

- Luyện tập: + Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng minh họa tính khử của sắt.

                      + Bài toán tính theo phương trình, xác định thành phần hỗn hợp

Bài 32: HỢP CHẤT CỦA SẮT

A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng

Kiến thức

Biết được:

- Tính chất vật lí, nguyên tắc điều chế và ứng dụng của một số hợp chất của sắt.

Hiểu được :

+ Tính khử của hợp chất sắt (II): FeO,  Fe(OH)2, muối sắt (II).

+ Tính oxi hóa của hợp chất sắt (III): Fe2O3, Fe(OH)3, muối sắt (III).

Kĩ năng

- Dự đoán, kiểm tra bằng thí nghiệm và kết luận được tính chất hoá học các hợp chất của sắt.

- Viết các PTHH phân tử hoặc ion rút gọn  minh hoạ tính chất hoá học.

- Nhận biết được ion Fe2+, Fe3+trong dung dịch.

- Tính  % khối lượng các muối sắt hoặc oxit sắt trong phản ứng.

- Xác định công thức hoá học oxit sắt theo số liệu thực nghiệm.

B. Trọng tâm

- Khả năng phản ứng của các hợp chất sắt (II) và sắt (III)

- Phương pháp điều chế các hợp chất sắt (II) và sắt (III)

C. Hướng dẫn thực hiện

- Tính chất hoá học cơ bản của hợp chất:

     + FeO: * Tính khử  FeO  Fe2O3 và  FeO  Fe3+;

                 * Tính oxi hóa  FeO  Fe  (X là một trong các chất: CO, H2, Al, C)

                 * Tính oxit bazơ FeO  Fe2+.

     + Fe(OH)2: * Tính khử  Fe(OH)2  Fe(OH)3;

                         * Tính bazơ  Fe(OH)2 Fe2+.

     + Fe2+:  * Tính khử  Fe2+ Fe3+ 

                           (X là một trong các chất: Cl2, O2, KMnO4, SO2, HNO3, H2SO4 đặc)

                  * Tính oxi hóa  Fe2+ Fe  (X là một trong các chất: Mg, Al, Zn)

     + Fe2O3: * Tính oxi hóa  Fe2O3 Fe3O4® FeO ® Fe

                                                   (X là một trong các chất: CO, H2, Al, C)

                    * Tính oxit bazơ Fe2O3 Fe3+.

     + Fe(OH)3: * Tính bazơ  Fe(OH)2 Fe2+.

                        * kém bền với nhiệt  2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O

     + Fe3+:   * Tính oxi hóa Fe3+Fe2+ (X là một trong các chất: Fe, Cu, H·)

                               hoặc   Fe3+ Fe   (X là một trong các chất: Mg, Al, Zn)

- Điều chế hợp chất:

     + Điều chế FeO :           Fe2O3 FeO  (X là một trong các chất: CO, H2)

     + Điều chế Fe(OH)2:    Fe2+ + 2OH-®  Fe(OH)2¯

     + Điều chế Fe2+:      Fe, FeO, Fe(OH)2Fe2+

                                    hoặc  Fe3+Fe2+ (X là một trong các chất: Fe, Cu, H·)

     + Điều chế Fe2O3 :        2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O

     + Điều chế Fe(OH)3:    Fe3+ + 3OH-®  Fe(OH)3¯

     + Điều chế Fe3+:      Fe2O3, Fe(OH)3Fe3+

     hoặc  Fe, FeO, Fe(OH)2 Fe3+(X là một trong các chất: HNO3, H2SO4 đặc)

- Luyện tập: + Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng minh họa tính chất hóa học của các hợp chất sắt.

                      + Viết phương trình điều chế các hợp chất sắt từ các chất khác

                      + Bài toán tính theo phương trình, xác định công thức hợp chất và tính thành

                         phần hỗn hợp

Bài 33: HỢP KIM CỦA SẮT

A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng

Kiến thức

Biết được:

- Định nghĩa và phân loại gang, sản xuất gang (nguyên tắc, nguyên liệu, cấu tạo và chuyển vận của lò cao, biện pháp kĩ thuật) .

- Định nghĩa và phân loại thép, sản xuất thép (nguyên tắc chung, phương pháp

Mác - tanh, Be- xơ - me, Lò điện: ưu điểm và hạn chế)

- ứng dụng của gang, thép.

Kĩ năng

- Quan sát mô hình, hình vẽ, sơ đồ... rút ra được nhận xét về nguyên tắc và quá trình sản xuất gang, thép.

- Viết các PTHH phản ứng oxi hoá - khử  xảy ra trong lò luyện gang, luyện thép.

- Phân biệt được một số đồ dùng bằng gang, bằng thép.

- Sử dụng và bảo quản hợp lí được một số hợp kim của sắt.

- Tính khối lượng quặng sắt cần thiết để sản xuất một lượng gang xác định theo hiệu suất.

B. Trọng tâm

- Thành phần gang, thép

- Nguyên tắc và các phản ứng hóa học xảy ra khi luyện quặng thành gang và luyện gang thành thép

C. Hướng dẫn thực hiện

- Thành phần của gang, thép:

     + Gang: là hợp kim của sắt – cacbon chứa 2 – 5% khối lượng cacbon

     + Thép: là hợp kim của sắt – cacbon chứa 0,01 – 2% khối lượng cacbon

                 ngoài C, gang và thép còn chứa một lượng rất nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S, P...

- Nguyên tắc và các phản ứng hóa học xảy ra:

     + Luyện quặng thành gang: khử oxit sắt trong quặng ® Fe

                 * Tạo chất khử  C + O2 CO2 và  C + CO2 2CO

                 * Khử     Fe2O3 Fe3O4 FeO  Fe

                 * Tách bẩn quặng     CaCO3 CaO  + CO2

                                                  CaO + SiO2CaSiO3

     + Luyện gang thành thép: loại bỏ phần lớn các nguyên tố C, Si, Mn, S...ra khỏi gang bằng cách oxi hóa chúng và chuyển thành xỉ

          *  C + O2 CO2    và   S + O2 SO2   (khí)

            Si + O2 SiO2 và   4P + 5O2    2P2O5  (rắn)

       * CaO + SiO2CaSiO3   và   3CaO + P2O5   Ca3(PO4)2 (xỉ)

- Luyện tập: + Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng hóa học xảy ra khi luyện

                          quặng thành gang và luyện gang thành thép.

                      + Bài toán tính khối lượng gang, thép, từ quặng hoặc ngược lại (có H%)

Bài 34: CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CROM

A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng

Kiến thức

Biết được:

- Vị trí, cấu hình electron hoá trị, tính chất vật lí (độ cứng, màu, khối lượng riêng) của crom, số oxi hoá; tính chất hoá học của crom là tính khử (phản ứng với oxi, clo, lưu huỳnh, dung dịch axit).

- Tính chất của hợp chất crom (III), Cr2O3, Cr(OH)3 (tính tan, tính oxi hoá và tính khử, tính lưỡng tính); Tính chất của hợp chất crom (VI),  K2CrO4, K2Cr2O7 (tính tan, màu sắc, tính oxi hoá).

Kĩ năng

- Dự đoán và kết luận được về tính chất của crom và một số hợp chất .

- Viết các PTHH thể hiện tính chất của crom và hợp chất crom.

- Tính thể tích hoặc nồng độ dung dịch K2Cr2O7  tham gia phản ứng.

B. Trọng tâm

- Đặc điểm cấu tạo nguyên tử crom và các phản ứng đặc trưng của crom

- Tính chất hoá học cơ bản của các hợp chất Cr2O3, Cr(OH)3, CrO3; K2CrO4, K2Cr2O7 

C. Hướng dẫn thực hiện

- Đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử crom:  [18Ar] 3d54s1

+ Trong các phản ứng hóa học crom thường tạo ra các hợp chất có số oxi hóa +2; +3; +6

- Các phản ứng đặc trưng của crom: tính khử   

     + Tác dụng với phi kim (ở nhiệt độ cao)    Cr ® Cr+3 + 3e

     + Tác dụng với dung dịch axit (khi đun nóng và không có KK)   Cr ® Cr+2 + 2e

                 Crom bị thụ động đối với các axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội

     + Crom bền với nước và không khí do có màng oxit bền vững bảo vệ  

- Tính chất hoá học cơ bản của hợp chất:

     + Cr2O3: là oxit lưỡng tính, tan trong dung dịch axit và kiềm đặc

                             Cr2O3  +   6H+® 2Cr3+ +  3H2O

                             Cr2O3  + 2OH-® 2CrO + H2O

     + Cr(OH)3: *  là hiđroxit lưỡng tính

                             Cr(OH)3  +   3H+® Cr3+ +  3H2O

                             Cr(OH)3  +  OH-® CrO+ 2H2O

     + Cr3+:  * Trong môi trường axit có tính oxi hóa

                             2Cr3+ + Zn ®2Cr2+ +  Zn2+

                   * Trong môi trường bazơ có tính khử

                             2Cr3+ + 3H2O2 + 10 OH-® 2CrO + 8H2O

                             2CrO + 3Br2 + 8OH-® 2CrO+ 6Br- + 4H2O

     + CrO3 : * là oxit axit   CrO3 + H2O ® H2CrO4

                                          2CrO3 + H2O ® H2Cr2O7

                    * có tính oxi hóa mạnh, một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, C2H5OH, NH3... bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3       2CrO3 + 2NH3® Cr2O3 + N2 + 3H2O

     + CrO, Cr2O: * Trong dung dịch, tồn tại cân bằng

                                         Cr2O + H2O   2CrO + 2H+

                                         (da cam)                      (vàng)

                        * có tính oxi hóa mạnh:    Cr2O + 6I-    + 14H+® 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O

                                                           Cr2O + 6Fe2+ + 14H+® 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

- Luyện tập: + Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng đặc trưng của crom và hợp

                          chất của crom

                      + Bài toán xác định nồng độ mol và tính thành phần hỗn hợp

Bài 35: ĐỒNG VÀ HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG

A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng

Kiến thức

Biết được :

- Vị trí, cấu hình electron hoá trị, tính chất vật lí, ứng dụng của đồng.

-Đồng là kim loại có tính khử yếu (tác dụng với phi kim, axit có tính oxi hoá mạnh).

- Tính chất của CuO, Cu(OH)2 (tính bazơ, tính tan), CuSO4.5H2O (màu sắc, tính tan, phản ứng nhiệt phân). ứng dụng của đồng và hợp chất.

Kĩ năng

- Viết được các phương trình hoá học minh hoạ tính chất của đồng và hợp chất của đồng.

- Sử dụng và bảo quản đồng hợp lí dựa vào các tính chất của nó.

- Tính thành phần phần trăm về khối lượng đồng hoặc hợp chất đồng trong hỗn hợp.

B. Trọng tâm

- Đặc điểm cấu tạo nguyên tử đồng và các phản ứng đặc trưng của đồng

- Tính chất hoá học cơ bản của các hợp chất CuO, Cu(OH)2, CuSO4; CuCl2 ...  

C. Hướng dẫn thực hiện

- Đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử đồng:  [18Ar] 3d104s1

     + Trong các phản ứng hóa học đồng thường tạo ra các hợp chất có số oxi hóa +1; +2;

- Các phản ứng đặc trưng của đồng: tính khử yếu

     + Tác dụng với phi kim (ở nhiệt độ cao)    Cu ® Cu+2 + 2e

     + Tác dụng với dung dịch axit: đồng không khử được ion H+ của nước và dung dịch axit. Đồng khử các axit oxi hóa mạnh đến số oxi hóa gần nhất

                 H2SO4 đặc, nóng ® SO2 và  HNO3 đặc ® NO2 ;  HNO3 loãng ® NO

- Tính chất hoá học cơ bản của hợp chất:

     + CuO: (màu đen)* là oxit bazơ, tan trong dung dịch axit

                             CuO  +   2H+® Cu2+ + H2O

                 * Dễ bị khử  CuO   Cu  (X là một trong các chất: CO, H2, Al, C)

     + Cu(OH)2: (màu xanh lam)*  là bazơ, tan trong dung dịch axit

                             Cu(OH)2  + 2H+® Cu2+ +  2H2O

                 *  kém bền với nhiệt  Cu(OH)2 CuO + H2O

     + Cu2+:  * Dung dịch có màu xanh lam;

                             muối CuSO4 khan có màu trắng, muối CuSO4.5H2O có màu xanh lam

- Luyện tập: + Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng đặc trưng của đồng và hợp

                          chất của đồng

                      + Bài toán xác định nồng độ mol và tính thành phần hỗn hợp

Bài 36: SƠ LƯỢC VỀ NIKEN, KẼM, THIẾC, CHÌ

A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng

Kiến thức

Biết được :

- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron hoá trị của niken, kẽm, chì và thiếc.

- Tính chất vật lí (màu sắc, khối lượng riêng).

- Tính chất hoá học (tính khử : tác dụng với phi kim, dung dịch axit), ứng dụng quan trọng của chúng.

Kĩ năng

- Viết các phương trình hoá học minh hoạ tính chất của mỗi kim loại cụ thể.

- Sử dụng và bảo quản hợp lí đồ dùng làm bằng các kim loại niken, kẽm, thiếc và chì.

- Tính thành phần phần trăm về khối lượng kim loại trong hỗn hợp phản ứng.

B. Trọng tâm

- Đặc điểm cấu tạo nguyên tử niken, kẽm, chì và thiếc

- Tính chất hoá học cơ bản của niken, kẽm, chì và thiếc

C. Hướng dẫn thực hiện

- Niken:

     + Đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử Ni:  [18Ar] 3d84s2

        * Trong các phản ứng hóa học crom thường tạo ra các hợp chất có số oxi hóa +2;

     + Các phản ứng đặc trưng của Ni: tính khử yếu hơn sắt

         * Tác dụng với phi kim (ở nhiệt độ cao)   

         * Tác dụng với dung dịch axit

         * Tác dụng với dung dịch muối

         * Ở nhiệt độ thường, bền với nước và không khí

     + Ni được mạ lên sắt (mạ kền) để làm đẹp, chống gỉ và còn được dùng làm xúc tác

- Kẽm:

     + Đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử Zn:  [18Ar] 3d104s2

        * Trong các phản ứng hóa học Zn thường tạo ra các hợp chất có số oxi hóa +2;

     + Các phản ứng đặc trưng của Zn: tính khử mạnh hơn sắt

         * Tác dụng với phi kim (ở nhiệt độ cao)   

         * Tác dụng với dung dịch axit

         * Tác dụng với dung dịch muối

         * Ở nhiệt độ thường, bền với nước và không khí

     + Zn được mạ lên sắt (tôn) để chống gỉ và còn được dùng làm pin khô

     + Bột ZnO được dùng làm sơn, hơi ZnO rất độc

- Chì:

     + Đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử Pb:  [54Xe]4f 145d106s26p2

        * Lớp e ngoài cùng có 4e, trong đó có 2e (p) và 2e (s) nên trong các phản ứng hóa học Pb thường tạo ra các hợp chất có số oxi hóa +2 và + 4

     + Các phản ứng đặc trưng của Pb: tính khử yếu

         * Tác dụng với phi kim (ở nhiệt độ cao) tạo hợp chất Pb+2  

         * Tác dụng với dung dịch muối

         * Ở nhiệt độ thường, bền với nước và không khí do có màng oxit bảo vệ

     + Pb được dùng chế tạo bản cực acquy, đầu đạn và còn được dùng chế tạo thiết bị chống tia phóng xạ

     + Pb và hợp chất đều rất độc

- Thiếc:

     + Đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử Sn:  [36Kr] 4d105s25p2

        * Lớp e ngoài cùng có 4e, trong đó có 2e (p) và 2e (s) nên trong các phản ứng hóa học Sn thường tạo ra các hợp chất có số oxi hóa +2 và + 4

        * Tồn tại dưới hai dạng thù hình là thiếc trắng và thiếc xám chuyển hóa lẫn nhau phụ thuộc vào nhiệt độ.

     + Các phản ứng đặc trưng của Sn: tính khử yếu hơn Ni

         * Tác dụng với phi kim (ở nhiệt độ cao), với O2® SnO2

         * Tác dụng chậm với dung dịch axit (H+) Sn ® Sn2+ + 2e

         * Tác dụng với dung dịch muối

         * Ở nhiệt độ thường, bền với nước và không khí do có màng oxit bảo vệ

     + Sn được mạ lên sắt (sắt tây) để chống gỉ và còn được dùng làm thiếc hàn

- Luyện tập: + Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng đặc trưng của niken, kẽm,

                           thiếc và chì

                      + Bài toán xác định nồng độ mol và tính thành phần hỗn hợp