Phương pháp điều chế sắt

Câu hỏi: Phương pháp điều chế sắt:

Trả lời:

Sắt được điều chế bằng cách nhiệt luyện.

PTTH:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Về mặt công nghiệp, sắt được chiết xuất từ ​​quặng của nó, chủ yếu là 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

– Carbon monoxide khử quặng sắt (hematit trong phương trình bên dưới) thành sắt nóng chảy và nó trở thành carbon dioxide:

3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2

Cùng Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội Đi 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 nên lớp vỏ bên ngoài và bên trong lõi Trái đất. đất.

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

– Cấu hình electron nguyên tử:

26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2.

– Vị trí: Fe ở ô 26 tiết 4 nhóm VIIIB.

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

Fe2+ ​​1s22 giây22p63 giây23p63d6

Fe3+ 1s22 giây22p63 giây23p63d5

– 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, con người chỉ gặp sắt tự do trong thiên thạch. Nhưng các hợp chất sắt tồn tại ở dạng quặng rất nhiều, 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 Fe2O3 khan.

+ Hematit nâu, chứa Fe2O3.N2O

– Quặng Mandemit chứa Fe3O4 là loại quặng giàu sắt nhất nhưng lại hiếm trong tự nhiên.

– Quặng xitrit chứa FeCO3

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

– Quặng sắt có giá trị sản xuất gang là mandehit và hematit.

b. Tính chất vật lý

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

– Sắt dẫn điện, dẫn nhiệt và từ tính tốt, nhưng ở nhiệt độ cao (800C) sắt mất dần từ tính. TRIỆU Unc = 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 những phản ứng này, Fe có thể đóng góp 2 hoặc 3e:

Fe → Fe3+ + 3e

Fe → Fe2+ + 2e

một. Phản ứng với phi kim

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

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

2Fe + 3X2 → 2FeX3

– Với O2:

3Fe + 2O2 → Fe3O4

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

– Với S:

Fe + S → FeS

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 → Fe3O4 + 4 GIỜ2 (0C)

Fe + H2O → FeO + H2 (>570C)

c. Phản ứng với dung dịch axit

– Phản ứng với dung dịch axit clohiđric, H2SO4 bị bẩn

Fe + 2H+ → Fe2+ + Họ2

Với axit HNO3H2SO4 đặc

Fe + 4HNO3 l → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

– Chú ý: Với HNO3 đặc, nguội; H2SO4 đặc, 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 thế 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(NO.)3)2 + 2Ag

Fe(NO3)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 (Fe2O3 khan) và hematit nâu (Fe2O3.N2O).

+ Manhetit (Fe3O4)

+ Xerit (FeCO3)

+ Pirit (FeS2)

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

5. Điều chế

Về mặt công nghiệp, sắt được chiết xuất từ ​​quặng của nó, chủ yếu từ hematit (Fe2O3) và magnetit (Fe3O4) bằng cách khử cacbon trong lò sử dụng không khí nóng ở nhiệt độ khoảng 2000°C.

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

– Nguyên liệu: Quặng oxit sắt (hematit đỏ Fe2O3), than cốc, chất trợ dung (CaCO3 hoặc SiO2).

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

– Phản ứng khử CO.

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 dự án xây dựng. Thép là hợp kim được biết đến nhiều nhất của sắt, nhưng vẫn tồn tại một số dạng sắt khác như:

– Gang thô (gang) chứa 4% – 5% cacbon và chứa nhiều chất khác như lưu huỳnh, silic, photpho. Đặc điểm riêng của nó: là bước trung gian từ quặng sắt thành 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 nhiệt độ nóng chảy là 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, dẻo, 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 nhiều lượng carbon cũng như các kim loại khác, chẳng hạn như crom, vanadi, molypden, niken, vonfram, v.v.

– Sắt (III) oxit được dùng để làm bộ lưu trữ từ tính trong máy vi 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: Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội

Chuyên mục: Lớp 12 , Hóa học 12

Nhớ để nguồn bài viết này: Phương pháp điều chế sắt của website vietabinhdinh.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục