Phương pháp điều chế sắt

Câu hỏi: Phương pháp điều chế sắt:

Câu trả lời:

Sắt được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện.

PTTH:

Fe₂Ô₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Về mặt công nghiệp, sắt được chiết xuất từ ​​quặng của nó, chủ yếu từ hematit (Fe2O3) và magnesit (Fe3O4) bằng cách khử với cacbon trong lò sử dụng không khí nóng ở nhiệt độ khoảng 2000 °C. Trong lò, quặng sắt, carbon ở dạng than cốc và các tạp chất như đá vôi được xếp ở phía trên cùng của lò và không khí nóng được đưa vào lò từ phía dưới.

– Than cốc phản ứng với oxy trong luồng không khí để tạo ra carbon monoxide:

2C + O₂ → 2CO

– Cacbon monoxit khử quặng sắt (hematit trong phương trình bên dưới) thành sắt nóng chảy, và nó trở thành cacbon đioxit:

3CO + Fe₂Ô₃ → 2Fe + 3CO₂

Cùng với nhau THCS Ngô Thì Nhậm Cùng tìm hiểu thêm về sắt Fe nhé.

– Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử 26. Sắt là nguyên tố có nhiều trên Trái đất, tạo thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái đất.

1. Cấu tạo và vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn

– Cấu hình electron nguyên tử:

26Fe: 1 giây₂2 giây₂2p₆3 giây₂3p₆3d₆4s₂.

– Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kỳ 4, nhóm VIIIB.

– Cấu hình e của các ion tạo thành từ Fe:

Fe2+ ​​1s₂2 giây₂2p₆3 giây₂3p₆3d₆

Fe3+ 1s₂2 giây₂2p₆3s₂3p₆3d₅

– Đồng vị: sắt có nhiều đồng vị như _⁵⁵Fe, _⁵⁶Fe, _⁵⁸Fe, _⁵⁹Fe

– Độ âm điện: 1,83

2. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lý

một. Trạng thái tự nhiên

– Trong tự nhiên, người ta chỉ gặp sắt tự do trong thiên thạch. Nhưng các hợp chất của sắt tồn tại ở dạng quặng thì rất nhiều, nằm rải rác ở nhiều nơi trên Trái đất (sắt chiếm 5% khối lượng vỏ Trái đất, chỉ đứng sau nhôm).

Dưới đây là một số quặng sắt tự nhiên quan trọng:

– Quặng hematit, có 2 loại:

+ Hematit đỏ, chứa Fe₂Ô₃ khan.

+ Hematit nâu, chứa Fe₂Ô₃.N₂Ô

– Quặng mandemit chứa Fe₃Ô₄ là loại quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm trong tự nhiên.

– Quặng xitrit chứa FeCO₃

– Quặng pirit chứa FeS .₂có nhiều trong tự nhiên.

– Quặng sắt có giá trị để luyện gang là mandehit và hematit.

b. Tính chất vật lý

– Fe là kim loại nặng, dễ rèn, có màu trắng xám.

– Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt, nhiễm từ tốt nhưng ở nhiệt độ cao (800C) sắt mất dần từ tính. TỶ_nc = 1540C.

– Fe có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm mặt hay tâm khối tùy thuộc vào nhiệt độ.

3. Tính chất hóa học

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

Fe → Fe₃₊ + 3e

Fe → Fe₂₊ + 2e

một. Phản ứng với phi kim

– Sắt phản ứng được với hầu hết phi kim khi đun nóng:

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

2Fe + 3X₂ → 2FeX₃ (t)

– Với O₂:

3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t)

* Lưu ý: Khi giải dạng bài tập này, sản phẩm tạo thành là hỗn hợp Fe và các oxit sắt.

– Với S:

Fe + S → FeS (t)

b. Tác dụng với nước

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

3Fe + 4H₂O → Fe₃Ô₄ + 4 GIỜ₂ (0C)

Fe + H₂O → FeO + H₂ (> 570C)

c. Phản ứng với dung dịch axit

– Phản ứng với dung dịch axit HCl, H₂VÌ THẾ₄ rửa sạch

Fe + 2H+ → Fe₂+ + Họ₂

Với axit HNO₃h₂VÌ THẾ₄ đặc biệt

Fe + 4HNO₃ l → Fe(KHÔNG₃)₃ + KHÔNG + 2H₂Ô

– Chú ý: Với HNO₃ rắn rỏi, lạnh lùng; h₂VÌ THẾ₄ rắn, nguội: Fe bị thụ động hóa.

Phản ứng với dung dịch muối

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

Fe + CuSO₄ → Cu + FeSO₄

– Fe tham gia phản ứng với Fe . Muối₃+ → muối sắt (II):

2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂

* Lưu ý: Với muối Ag+, Fe có thể tham gia phản ứng tạo thành Fe. Muối₃₊:

Fe + 2AgNO₃ → Fe(KHÔNG .)₃)₂ + 2Ag

Fe(KHÔNG₃)₂ +AgNO₃ dư → Fe(NO₃)₃ + Ag

4. Trạng thái tự nhiên

– Trong tự nhiên, sắt tồn tại ở dạng hợp chất, ở dạng quặng sắt.

– Quặng sắt:

+ Hematit: Hematit đỏ (Fe₂Ô₃ khan) và hematit nâu (Fe₂Ô₃.N₂O).

+ Manhetit (Fe₃Ô₄)

+ Xerit (FeCO₃)

+ Pirit (FeS₂)

Sắt cũng có trong hồng cầu của máu, giúp vận chuyển oxy đến các tế bào.

5. Điều chế

Trong công nghiệp, sắt được chiết xuất từ ​​quặng của nó, chủ yếu từ hematit (Fe₂Ô₃) và từ tính (Fe₃Ô₄) bằng cách khử bằng carbon trong lò luyện sử dụng không khí nóng ở khoảng 2000 °C

– Nguyên lý: Khử quặng oxit sắt bằng than cốc trong lò cao.

– Nguyên liệu: Quặng oxit sắt (quặng hematit đỏ Fe₂Ô₃), than cốc, chất trợ dung (CaCO₃ hoặc SiO₂).

Trong quá trình luyện gang xảy ra các phản ứng sau:

– CO . phản ứng khử

Phản ứng khử oxit sắt:

6. Ứng dụng

Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại được sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp giữa chi phí thấp và các đặc tính tốt về độ bền, độ dẻo và độ cứng làm cho nó không thể thay thế, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu lớn, khung cho các công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, nhưng cũng có một số dạng sắt khác tồn tại như:

– Gang thô (gang heo) chứa 4% – 5% cacbon và chứa nhiều loại chất khác như lưu huỳnh, silic, photpho. Tính năng độc đáo của nó: nó là một bước trung gian từ quặng sắt đến thép cũng như gang (gang trắng và gang xám).

Gang chứa 2% – 3,5% carbon và một lượng nhỏ mangan. Các chất trong gang thô có ảnh hưởng xấu đến tính chất của vật liệu, chẳng hạn như lưu huỳnh và phốt pho, được giảm xuống mức chấp nhận được. Nó có điểm nóng chảy trong khoảng 1420–1470 K, thấp hơn cả hai thành phần chính của nó, khiến nó trở thành sản phẩm đầu tiên tan chảy khi cacbon và sắt được nung nóng cùng nhau. Nó rất chắc chắn, cứng và dễ vỡ. Làm việc với gang, ngay cả khi nóng trắng, nó có xu hướng phá vỡ hình dạng của vật thể.

Thép carbon chứa từ 0,5% đến 1,5% carbon, với một lượng mangan, lưu huỳnh, phốt pho và silicon.

Sắt non chứa ít hơn 0,5% cacbon. Là sản phẩm cứng, dễ uốn, không nóng chảy như gang thô. Nó có rất ít carbon. Nếu mài thành lưỡi sắc bén, nó sẽ mất đi tính chất này rất nhanh.

– Thép hợp kim chứa lượng carbon khác nhau cũng như các kim loại khác, chẳng hạn như crom, vanadi, molypden, niken, vonfram, v.v.

– Sắt(III) oxit được dùng để sản xuất bộ lưu trữ từ tính trong máy tính. Chúng thường được trộn với các hợp chất khác và bảo toàn tính chất từ ​​tính của chúng trong hỗn hợp này.

Đăng bởi: THCS Ngô Thì Nhậm

Chuyên mục: Lớp 12 , Hóa học 12

Bạn thấy bài viết Phương pháp điều chế sắt
có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Phương pháp điều chế sắt
bên dưới để duhoc-o-canada.com có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: duhoc-o-canada.com của duhoc-o-canada.com

Chuyên mục: Giáo dục

Nhớ để nguồn bài viết này: Phương pháp điều chế sắt
của website duhoc-o-canada.com