Cân bằng phương trình Fe + FeCl3 → FeCl2 và bài tập áp dụng

Cân bằng phương trình Fe + FeCl3 → FeCl2 và bài tập áp dụng
1. Cân bằng phương trình Fe + FeCl3 -> FeCl2 Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
Phản ứng hoá học cân bằng giữa sắt (Fe) và clorua sắt (III) (FeCl3) tạo ra clorua sắt (II)
(FeCl2). Phương trình này đã được cân bằng về mặt stoichiometry và số lượng nguyên tử của
các nguyên tố trên cả hai bên phản ứng.
Điều kiện của phản ứng Fe tác dụng với FeCl3 : Phản ứng diễn ra ở ngay điều kiện thường.
Hiện tượng phản ứng xảy ra:
Ban đầu, bạn có sắt (Fe) và clorua sắt (III) (FeCl3) trong một hỗn hợp. Trong quá trình
phản ứng, các phân tử sắt (Fe) tác động với clorua sắt (III) (FeCl3), và một phần của clorua sắt
(III) sẽ bị khử thành clorua sắt (II) (FeCl2), trong khi sắt (Fe) sẽ bị oxi hóa. Kết quả của phản
ứng là bạn sẽ thu được clorua sắt (II) (FeCl2) và sắt (FeCl3) đã tham gia phản ứng.
Hiện tượng chính trong phản ứng này là sự chuyển đổi từ clorua sắt (III) (FeCl3) sang
clorua sắt (II) (FeCl2) và sự thay đổi màu sắc. Clorua sắt (III) thường có màu nâu, trong khi
clorua sắt (II) có màu xanh. Do đó, bạn có thể quan sát sự thay đổi màu trong quá trình phản
ứng này từ nâu sang xanh.
Phản ứng này đã được cân bằng về mặt stoichiometry, điều này có nghĩa là tỷ lệ số mol
giữa các chất trong phản ứng đúng theo tỷ lệ stoichiometry. Số lượng nguyên tử và ion các
nguyên tố trên cả hai bên của phản ứng được cân bằng. Cụ thể, có 1 nguyên tử sắt (Fe) ở bên
trái và 1 nguyên tử sắt (Fe) ở bên phải, 6 ion clorua (Cl-) ở bên trái và 6 ion clorua (Cl-) ở bên phải.
2. Đặc điểm, tính chất của Fe
Sắt (Fe) là một nguyên tố hóa học có nhiều đặc điểm và tính chất quan trọng. Dưới đây là
một số đặc điểm và tính chất chính của sắt: - Tính chất vật lý:
+ Tính chất kim loại: Sắt thuộc nhóm các kim loại, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
+ Màu sắc: Sắt có màu xám bạc.
+ Điểm nóng chảy: Điểm nóng chảy của sắt là khoảng 1.535 độ C (2.795 độ F), là một
trong những kim loại có điểm nóng chảy thấp.
+ Tính mạnh: Sắt có khả năng từ tính tự nhiên và có thể trở thành một nam châm. - Tính chất hóa học:
+ Tính khử: Sắt thường dễ dàng bị oxi hóa, và nó có tính khử mạnh. Điều này làm cho sắt
được sử dụng trong việc sản xuất thép và nhiều ứng dụng khác. Tác dụng với phi kim
Với oxi: 3Fe + 2O2 -> Fe3O4
Với clo: 2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3
Với lưu huỳnh: Fe + S -> FeS
Ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng được với nhiều phi kim.
Tác dụng với dung dịch axit
Tác dụng với với HCl, H2SO4 loãng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Tác dụng với H2SO4 đặc, nóng; HNO3 đặc: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O
Không tác dụng với H2SO4 đặc nguội, HNO3 đặc, nguội
Tác dụng với dung dịch muối: Đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi muối Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Fe + AgNO3 → Fe(NO3)2 + Ag
+ Tính ổn định hóa học: Sắt không bị ăn mòn hoặc ăn nát dễ dàng trong điều kiện khí
quyển thông thường, nhưng nó có thể bị ăn mòn trong môi trường ẩm ướt hoặc dưới tác động
của các chất ăn mòn mạnh. Sử dụng và ứng dụng:
+ Sản xuất thép: Sắt là thành phần quan trọng trong việc sản xuất thép và nhiều loại hợp
kim kim loại khác. Công nghiệp: Sắt được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất các
sản phẩm kim loại và máy móc.
+ Y tế: Sắt là một thành phần cần thiết cho cơ thể con người, và thiếu sắt có thể gây ra
bệnh thiếu máu sắt (sắt thiếu hụt).
+ Tính chất từ tính: Sắt có tính từ tính tự nhiên và có thể trở thành nam châm. Khi sắt được
ở dạng từ tính, nó có khả năng tương tác với các từ tính khác và được sử dụng trong nhiều ứng
dụng từ tính như trong các động cơ điện.
+ Tính chất hợp kim: Sắt có khả năng tạo hợp kim với nhiều kim loại khác để cải thiện
tính chất của chúng. Ví dụ, thép là một hợp kim chứa sắt và cacbon, có độ bền và tính chất cơ
học tốt. Tính chất của sắt làm cho nó trở thành một trong những kim loại quan trọng nhất trong
ngành công nghiệp và khoa học vật lý.
3. Bài tập vận dụng liên quan
Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn m gam Fe trong khí Cl2 dư, thu được 6,5 gam FeCl3. Giá trị của m là
A. 2,24 B. 2,8 C. 1,12 D. 0,56
Hướng dẫn giải: Đáp án A
n FeCl3 = 6,5 : 162,5 = 0,04 mol
Bảo toàn nguyên tố Fe: nFe = n F e C l 3 = 0,04 mol → mFe = 0,04.56 = 2,24 gam
Bài 2. Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O2 cần vừa đủ 4,48 lít O2 (đktc) tạo
thành một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit đó là công thức nào sau đây?
A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. FeO hoặc Fe3O4
Hướng dẫn giải: Đáp án C
Đặt công thức phân tử của oxit sắt là FexOy
nFe = 16,8 : 56 = 0,3 mol n O 2 = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol → nO = 0,2.2 = 0,4 mol → x : y
= nFe : nO = 0,3 : 0,4 = 3 : 4 → Công thức phân tử của oxit sắt là: Fe3O4
Bài 3. Cho 10 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu phản ứng với dung dịch HCl loãng dư, đến
khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 lít khí H2 (đktc). Khối lượng của Cu trong 10 gam hỗn hợp X.
A. 5,6 gam B. 8,4 gam C. 2,8 gam D. 1,6 gam
Hướng dẫn giải: Đáp án D n H2 = 0,15 mol
Chỉ có Fe phản ứng với dung dịch HCl
Bảo toàn electron ta có: 2.nFe = 2. n H 2 → n H 2 = nFe = 0,15 mol → mFe = 0,15.56 =
8,4 gam → mCu = 10 – 8,4 = 1,6 gam
Bài 4. Cho 8,4g sắt vào 300 ml dung dịch AgNO3 1,3M. Lắc kĩ cho phản ứng xảy ra hoàn
toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 16,2. B. 42,12. C. 32,4. D. 48,6.
Hướng dẫn giải: Đáp án B
nFe = 0,15 mol; n AgNO3 = 0,39 mol Fe + 2 Ag + → Fe2 + + 2 Ag
0,15 → 0,3 → 0,15 → 0,3 mol Fe2 + + Ag + → Fe3 + + Ag
0,09 ← ( 0,39 − 0,3 ) → 0,09 mol
→ m = mAg = 0,39.108 = 42,12 gam
Bài 5. Cho 11,2 gam Fe tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng dư, thu được V lít khí
H2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,24 B. 3,36 C. 4,48 D. 6,72
Hướng dẫn giải: Đáp án C
Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2.nFe = 2. n H 2 → n H2 = nFe = 0,2 mol → V = 0,2.22,4 = 4,48 lít
Bài 6. Cho dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch FeCl2 thấy xuất hiện kết tủa
A. trắng xanh, sau đó chuyển nâu đỏ.
B. keo trắng, sau đó tan dần. C. keo trắng không tan. D. nâu đỏ.
Hướng dẫn giải: Đáp án A
Ban đầu tạo Fe(OH)2 có màu trắng xanh: FeCl2 + 2 NaOH → Fe(OH)2 (trắng xanh) + 2NaCl
Sau đó Fe(OH)2 bị O2 (trong dung dịch và không khí) oxi hóa thành Fe(OH)3 có màu nâu
đỏ: 4 Fe(OH)2 + 4 O2 + 2 H2O → 4 Fe(OH)3 (nâu đỏ)
Vậy hiện tượng là tạo kết tủa trắng xanh, sau đó chuyển nâu đỏ.
Bài 7. Cho bột Fe vào dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2. Sau khi các phản ứng xảy ra
hoàn toàn thu được dung dịch X gồm 2 muối và chất rắn Y gồm 2 kim loại. Hai muối trong X
và 2 kim loại trong Y lần lượt là:
A. Cu(NO3)2, Fe(NO3)2 và Cu, Fe.
B. Cu(NO3)2, Fe(NO3)2 và Ag, Cu.
C. Fe(NO3)2, Fe(NO3)3 và Cu, Ag. D. Cu(NO3)2, AgNO3 và Cu, Ag
Hướng dẫn giải: Đáp án B
Y gồm hai kim loại có tính khử yếu nhất: Ag, Cu
X gồm hai muối của kim loại có tính khử mạnh nhất: Fe(NO3)2, Cu(NO3)2, không có muối Fe(NO3)3 vì do có Cu
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓
Fe + Cu(NO3)2 dư → Fe(NO3)2 + Cu↓
Bài 8. Cho 3,92 gam một kim loại chưa biết hóa trị tác dụng hoàn toàn với dung dịch
H2SO4 loãng, thu được 10,64 gam muối sunfat. Kim loại đã dùng là: A. Mg B. Al C. Zn D. Fe
Hướng dẫn giải: Đáp án D
Gọi kim loại cần tìm là M có hóa trị n, công thức của muối sunfat là
M2(SO4)n 2M + nH2SO4 → M2(SO4)n + nH2
2M gam (2M + 96n) gam 3,92 gam 10,64 gam
=> 2M. 10,64 = 3,92.(2M + 96n) => M = 28n
Lập bảng biện luận ta được M là Fe => Công thức oxit: Fe2O3