Buzz
1. Cân bằng phương trình Fe + FeCl3 → FeCl2
Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
Phản ứng hóa học giữa sắt (Fe) và clorua sắt (III) (FeCl3) tạo ra clorua sắt (II) (FeCl2). Phương trình này đã được cân bằng về số lượng nguyên tử của các nguyên tố ở cả hai phía của phản ứng.
Điều kiện của phản ứng Fe với FeCl3 là phản ứng xảy ra ở điều kiện thường.
Hiện tượng phản ứng xảy ra:
Ban đầu, sắt (Fe) và clorua sắt (III) (FeCl3) tạo thành hỗn hợp. Trong quá trình phản ứng, sắt (Fe) tương tác với clorua sắt (III) (FeCl3), dẫn đến sự khử clorua sắt (III) thành clorua sắt (II) (FeCl2) và oxi hóa sắt (Fe). Kết quả là clorua sắt (II) (FeCl2) và sắt (FeCl3) đã phản ứng.
Hiện tượng chính của phản ứng là sự chuyển đổi từ clorua sắt (III) (FeCl3) sang clorua sắt (II) (FeCl2) và sự thay đổi màu sắc. Clorua sắt (III) có màu nâu, còn clorua sắt (II) có màu xanh. Bạn sẽ thấy màu sắc chuyển từ nâu sang xanh trong quá trình phản ứng.
Phản ứng đã được cân bằng về mặt tỷ lệ số mol, đảm bảo rằng tỷ lệ giữa các chất tham gia phản ứng là chính xác. Số lượng nguyên tử và ion các nguyên tố ở cả hai bên phản ứng là cân bằng. Cụ thể, có 1 nguyên tử sắt (Fe) ở bên trái và 1 nguyên tử sắt (Fe) ở bên phải, cùng với 6 ion clorua (Cl-) ở cả hai bên.
2. Đặc điểm và tính chất của Fe
Sắt (Fe) là một nguyên tố hóa học quan trọng với nhiều đặc điểm và tính chất đặc trưng. Dưới đây là những điểm nổi bật về sắt:
- Tính chất vật lý:
+ Tính chất kim loại: Sắt là kim loại có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt.
+ Màu sắc: Sắt có màu xám bạc đặc trưng.
+ Điểm nóng chảy: Sắt nóng chảy ở khoảng 1.535 độ C (2.795 độ F), là một trong những kim loại có điểm nóng chảy cao.
+ Tính từ tính: Sắt có khả năng từ tính tự nhiên và có thể được chế tạo thành nam châm.
- Tính chất hóa học:
+ Tính khử: Sắt dễ bị oxi hóa và có tính khử mạnh mẽ, khiến nó rất quan trọng trong sản xuất thép và các ứng dụng khác.
Phản ứng với phi kim:
Với oxi: 3Fe + 2O2 → Fe3O4
Sắt kết hợp với clo theo phản ứng: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Khi phản ứng với lưu huỳnh, sắt tạo thành FeS: Fe + S → FeS
Ở nhiệt độ cao, sắt có khả năng phản ứng với nhiều phi kim khác.
Sắt phản ứng với dung dịch axit.
Phản ứng với HCl và H2SO4 loãng tạo ra FeCl2 và H2: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Phản ứng với H2SO4 đặc, nóng và HNO3 đặc: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Khi tác dụng với HNO3, sắt tạo ra Fe(NO3)3, NO và nước: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Sắt phản ứng với HNO3 tạo Fe(NO3)3, NO2 và nước: Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O
Sắt không phản ứng với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội.
Khi tác dụng với dung dịch muối, sắt có thể đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối.
Phản ứng giữa sắt và CuSO4 tạo FeSO4 và Cu: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Sắt tác dụng với AgNO3 tạo Fe(NO3)2 và Ag: Fe + AgNO3 → Fe(NO3)2 + Ag
+ Tính chất ổn định: Sắt không dễ bị ăn mòn trong điều kiện khí quyển bình thường, nhưng dễ bị ăn mòn trong môi trường ẩm ướt hoặc khi tiếp xúc với các chất ăn mòn mạnh.
+ Ứng dụng trong sản xuất thép: Sắt là thành phần chính trong sản xuất thép và nhiều hợp kim kim loại khác. Công nghiệp: Sắt được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp để chế tạo các sản phẩm kim loại và máy móc.
+ Trong y tế: Sắt là yếu tố thiết yếu cho cơ thể con người; thiếu sắt có thể dẫn đến bệnh thiếu máu do sắt (thiếu hụt sắt).
+ Tính từ tính: Sắt có khả năng từ tính tự nhiên và có thể trở thành nam châm. Khi sắt ở trạng thái từ tính, nó có thể tương tác với các nam châm khác và được áp dụng trong nhiều thiết bị từ tính như động cơ điện.
+ Tính chất hợp kim: Sắt có khả năng kết hợp với nhiều kim loại khác để tạo ra hợp kim với những đặc tính cải tiến. Ví dụ, thép là một hợp kim của sắt và cacbon, nổi bật với độ bền và tính chất cơ học ưu việt. Sự đa dạng trong tính chất của sắt làm cho nó trở thành kim loại quan trọng trong công nghiệp và khoa học vật lý.
3. Bài tập ứng dụng
Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn m gam Fe trong khí Cl2 dư, thu được 6,5 gam FeCl3. Tính giá trị của m:
A. 2,24 B. 2,8 C. 1,12 D. 0,56
Hướng dẫn giải: Đáp án là A
Số mol FeCl3 = 6,5 / 162,5 = 0,04 mol
Theo định luật bảo toàn nguyên tố Fe: nFe = nFeCl3 = 0,04 mol → mFe = 0,04 × 56 = 2,24 gam
Bài 2. Khi đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O2 cần 4,48 lít O2 (ở điều kiện tiêu chuẩn), sẽ tạo ra một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit này là gì?
A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. FeO hoặc Fe3O4
Hướng dẫn giải: Đáp án là C
Giả sử công thức phân tử của oxit sắt là FexOy
Số mol Fe = 16,8 / 56 = 0,3 mol, số mol O2 = 4,48 / 22,4 = 0,2 mol, nên số mol O = 0,2 × 2 = 0,4 mol. Tỷ lệ x : y = nFe : nO = 0,3 : 0,4 = 3 : 4. Do đó, công thức phân tử của oxit sắt là Fe3O4
Bài 3. Hòa tan 10 gam hỗn hợp X chứa Fe và Cu vào dung dịch HCl loãng dư, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 3,36 lít khí H2 (ở điều kiện tiêu chuẩn). Tính 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 là D
Số mol H2 = 0,15 mol
Chỉ có Fe tham gia phản ứng với dung dịch HCl
Áp dụng bảo toàn electron: 2.nFe = 2.nH2 → nH2 = nFe = 0,15 mol → mFe = 0,15 × 56 = 8,4 gam → mCu = 10 - 8,4 = 1,6 gam
Bài 4. Cho 8,4 gam sắt vào 300 ml dung dịch AgNO3 1,3M. Sau khi lắc kĩ và phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Tính giá trị của m.
A. 16,2 B. 42,12 C. 32,4 D. 48,6
Hướng dẫn giải: Đáp án là B
Số mol Fe = 0,15 mol; Số mol AgNO3 = 0,39 mol
Phương trình phản ứng: Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
0,15 mol → 0,3 mol → 0,15 mol → 0,3 mol
Fe2+ + 2Ag → Fe3+ + 2Ag
0,09 mol ← (0,39 − 0,3) → 0,09 mol
Khối lượng Ag = 0,39 × 108 = 42,12 gam
Bài 5. Khi 11,2 gam Fe phản ứng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng dư, thu được V lít khí H2 (ở điều kiện tiêu chuẩn). Xác định giá trị của V.
A. 2,24 B. 3,36 C. 4,48 D. 6,72
Hướng dẫn giải: Đáp án là C
Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2.nFe = 2.nH2 → nH2 = nFe = 0,2 mol → V = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít
Bài 6. Khi thêm dung dịch NaOH dư vào dung dịch FeCl2, xuất hiện kết tủa.
A. Kết tủa màu trắng xanh, sau đó chuyển sang nâu đỏ.
B. Kết tủa dạng keo màu trắng, sau đó dần tan.
C. keo trắng không hòa tan.
D. màu nâu đỏ.
Hướng dẫn giải: Chọn đáp án A
Ban đầu tạo ra 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)
Do đó, hiện tượng quan sát được là kết tủa trắng xanh hình thành, sau đó chuyển màu nâu đỏ.
Bài 7. Khi cho bột Fe vào dung dịch chứa AgNO3 và Cu(NO3)2, sau khi phản ứng hoàn tất, thu được dung dịch X chứa 2 loại 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: Chọn đáp án B
Y bao gồm hai kim loại có tính khử yếu nhất: Ag, Cu
X chứa hai muối của kim loại có tính khử mạnh nhất: Fe(NO3)2, Cu(NO3)2. Muối Fe(NO3)3 không có do có sự có mặt của Cu.
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓
Fe + Cu(NO3)2 dư → Fe(NO3)2 + Cu↓
Bài 8. Một kim loại chưa biết hóa trị có khối lượng 3,92 gam phản ứng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng, tạo ra 10,64 gam muối sunfat. Kim loại đó là:
A. Mg B. Al C. Zn D. Fe
Hướng dẫn giải: Đáp án là D
Gọi kim loại cần xác định là M với 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
Từ bảng biện luận, ta có M là Fe ⇒ Công thức oxit là: Fe2O3
