Phương trình phản ứng Fe + Cl2 → FeCl3 và bài tập áp dụng
1. Phương trình phản ứng Fe + Cl2 → FeCl3
Phản ứng phản ứng Fe ra FeCl3 được cân bằng một cách chính xác như sau:
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 - Điều kiện phản ứng:
Nhiệt độ cần phải vượt qua mức 250°C.
- Cách thực hiện phản ứng:
Đặt một sợi dây sắt quấn thành hình lò xo đã được nung nóng đỏ vào bình chứa khí Cl2.
- Hiện tượng nhận biết phản ứng giữa sắt và Cl2:
Khi phản ứng diễn ra, sắt cháy sáng và tạo ra khói có màu nâu đỏ.
Ngoài ra, sắt thể hiện nhiều tính chất hóa học khác. Ví dụ:
- Phản ứng giữa sắt và khí clo tạo ra FeCl3:
Phương trình phản ứng được mô tả bởi: Fe + Cl2 → FeCl3. Để đạt được sự cân bằng trong phản ứng và
tạo ra sản phẩm chính xác, nhiệt độ phải đạt trên 250°C. Hiện tượng nhận biết là sắt cháy sáng và tạo ra khói màu nâu đỏ. - Thông tin bổ sung:
Sắt còn tham gia vào các phản ứng khác, ví dụ như phản ứng với khí clo tạo thành sắt(III) clorua. Cũng như
phản ứng với dung dịch HCl tạo thành sắt(II) clorua theo phương trình: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑.
2. Tính chất hóa học của Fe
Tính chất hóa học của sắt (Fe) đa dạng và bao gồm các khía cạnh sau đây:
a. 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 có thể phản ứng với nhiều phi kim khác.
b. Tác dụng với dung dịch axit:
- Tác dụng với HCl, H2SO4 loãng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
- Tác dụng với H2SO4 đặc, nóng; HNO3 đặc: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
- Không tác dụng với H2SO4 đặc nguội, HNO3 đặc, nguội.
c. Tác dụng với dung dịch muối:
Sắt cũng có khả năng đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối, ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
Sắt thể hiện tính chất hóa học đa dạng khi tham gia vào các phản ứng với cả phi kim và dung dịch axit. Ở
nhiệt độ cao, sắt có khả năng phản ứng với nhiều phi kim khác nhau. Khi tiếp xúc với dung dịch axit, sắt có
thể tạo ra các sản phẩm khác nhau tùy thuộc vào loại axit và nồng độ của nó. Cụ thể:
- Khi tác động của oxi: 3Fe + 2O2 → Fe3O4
- Khi tác động của clo: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
- Khi tác động của lưu huỳnh: Fe + S → FeS
Sắt cũng tham gia vào các phản ứng với dung dịch axit:
- Với HCl hoặc H2SO4 loãng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
- Với H2SO4 đặc, nóng; hoặc HNO3 đặc: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Tuy nhiên, sắt không tác động với H2SO4 đặc nguội hoặc HNO3 đặc, nguội. Ngoài ra, sắt có khả năng đẩy
kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối, ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
3. Bài tập vận dụng về phản ứng FeCl2 ra FeCl3
Bài 1: Phản ứng nào sau đây tạo ra muối Fe (II)? A. Fe + Cl2 B. Fe + HNO3 loãng C. FeCl2 + Cl2 D. Fe + HCl đặc Đáp án D
Phương trình phản ứng tạo ra muối Fe (II) là D Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Bài 2: Để nhận biết 3 dung dịch CuCl2, FeCl3, MgCl2 ta dùng chất thử nào dưới đây? A. Quỳ tím B. Dung dịch AgNO3 C. Dung dịch Ba(NO3)2 D. Dung dịch NaOH Đáp án D
Để nhận biết 3 dung dịch muối CuCl2, FeCl3, MgCl2 ta dùng dung dịch NaOH vì sau phản ứng sẽ tạo các
kết tủa có màu khác nhau, cụ thể là:
- Dung dịch CuCl2 tạo kết tủa xanh: CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ xanh + 2NaCl
- Dung dịch FeCl3 tạo kết tủa đỏ nâu: FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 ↓ đỏ nâu + 3NaCl
- Dung dịch MgCl2 tạo kết tủa trắng: MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 ↓ trắng + 2NaCl
Bài 3: Cho các thí nghiệm sau:
(1) Đốt dây sắt trong bình khí clo dư
(2) Cho Fe vào dung dịch HNO3 đặc, nguội
(3) Cho Fe vào dung dịch HCl loãng, dư
(4) Cho Fe vào dung dịch Cu(NO3)2
(5) Cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng
Số thí nghiệm có thể tạo ra muối Fe(II) là: A. 4 B. 3 C. 2 D. 1 Đáp án D
(1) Đốt dây sắt trong bình khí clo dư Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
(2) Cho Fe vào dung dịch HNO3 đặc, nguội
Không xảy ra phản ứng vì Fe bị thụ động trong HNO3 đặc nguội
(3) Cho Fe vào dung dịch HCl loãng, dư Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
(4) Cho Fe vào dung dịch Cu(NO3)2
3Cu(NO3)2 + 2Fe → 3Cu + 2Fe(NO3)3
(5) Cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
Bài 4: Dung dịch FeCl2 có màu gì? A. Không màu B. Màu nâu đỏ C. Màu xanh nhạt D. Màu trắng sữa. Đáp án C
Bài 5: Ở điều kiện thường, Fe phản ứng với dung dịch nào sau đây: A. FeCl3. B. ZnCl2. C. NaCl. D. MgCl2. Đáp án A Phương trình phản ứng: Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
Bài 6: Dẫn khí Clo vào dung dịch FeCl2, dung dịch từ màu lục nhạt chuyển sang màu nâu. Phản ứng này là phản ứng gì? A. Phản ứng thế B. Phản ứng phân hủy C. Phản ứng trung hòa
D. Phản ứng oxi hóa – khử Đáp án: D
Phản ứng hóa học khi dẫn khí Cl2 qua dung dịch FeCl2 là một phản ứng oxi hóa - khử, được mô tả bởi phương trình: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3.
Bài 7. Trường hợp nào sau đây không có phản ứng hóa học:
A. Sục khí Cl2 vào dung dịch FeCl2.
B. Sục khí H2S vào dung dịch CuCl2.
C. Sục khí H2S vào dung dịch FeCl2.
D. Cho Fe vào dung dịch H2SO4 loãng, nguội. Đáp án: C
Các phương trình phản ứng:
A. Cl2 + FeCl2 → 2FeCl3 (Phản ứng xảy ra)
B. H2S + CuCl2 → CuS + 2HCl (Phản ứng xảy ra)
C. Không phản ứng (H2S không tác dụng với FeCl2)
D. Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (Phản ứng xảy ra)
Câu 8: Cho dung dịch Mg(NO3)2 có lẫn tạp chất là dung dịch AgNO3. Hóa chất có thể dùng để loại bỏ tạp chất là A. Ag dư, lọc. B. Zn dư, lọc. C. Fe dư, lọc. D. Mg dư, lọc. Đáp án D
Giải thích: Mg phản ứng với AgNO3 tạo kết tủa Mg(NO3)2 và Ag.
Phương trình phản ứng: Mg + 2AgNO3 → Mg(NO3)2 + 2Ag
Các chất còn lại không phản ứng với tạp chất AgNO3.
Câu 9: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau
khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản
phẩm khử duy nhất của N+5, ở đktc). Giá trị của m và V lần lượt là: A. 10,8 và 4,48. B. 10,8 và 2,24. C. 17,8 và 4,48. D. 17,8 và 2,24. Đáp án D Giải thích:
Tính số mol của Cu2+ và H+ trong dung dịch:
- Số mol Cu2+ (nCu2+) từ Cu(NO3)2: nCu2+ = M x V = 0,2 x 0,8 = 0,16 mol
- Số mol H+ (nH+) từ H2SO4: nH+ = 2 x M x V = 2 x 0,25 x 0,8 = 0,4 mol
- Số mol NO3- (nNO3-) từ Cu(NO3)2: nNO3- = 2 x nCu2+ = 2 x 0,16 = 0,32 mol
Xác định số mol của Fe dư:
- Số mol Fe ban đầu: nFe_ban_dau = mFe / MMFe = m / 56.
- Số mol Fe đã phản ứng với Cu2+: nFe_phat_ung_Cu2+ = 3/2 x nCu2+ = 3/2 x 0,16 = 0,24 mol.
- Số mol Fe còn dư: nFe_du = nFe_ban_dau - nFe_phat_ung_Cu2+ = (m / 56) - 0,24.
Tính khối lượng bột kim loại hỗn hợp:
- mKim_loai_hon_hop = mFe - nFe_du x MMFe = m - (m / 56 - 0,24) x 56 = 0,24m + 13,44. Tính số mol của khí NO:
- Số mol NO được tạo ra trong phản ứng: nNO = nCu2+ = 0,16 mol.
Tính thể tích khí NO ở đktc:
- VNO = nNO x 22,4 L/mol = 0,16 x 22,4 = 3,584 L.
Kết hợp các giá trị tính được từ các bước trên, ta có:
mKim_loai_hon_hop = 0,24m + 13,44, VNO = 3,584 L.
Giải hệ phương trình 2 biến, ta tìm được m = 17,8 gam và V = 2,24 L. Đáp án là D.
Câu 10: Dãy các chất và dung dịch nào sau đây khi lấy dư có thể oxi hoá Fe thành Fe (III)?
A. HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng
B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nguội
C. bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl D. Cl2, AgNO3, HNO3 loãng Đáp án B
Giải thích: Các chất và dung dịch trong dãy B khi lấy dư có thể oxi hoá Fe thành Fe (III) là Cl2, HNO3 nóng và H2SO4 đặc, nguội.